電子封裝結(jié)構(gòu)動特性分析及模型修正
發(fā)布時間：2021-01-14 18:24
電子封裝產(chǎn)品引線和焊點眾多,體積和尺度較小,通常只有幾十到幾百微米,而板級設(shè)備尺寸通常為厘米到分米量級,尺度跨域較大,采用統(tǒng)一的建模方法勢必造成單元數(shù)量龐大,影響計算效率和計算精度。本文對焊點和引線等重點關(guān)注部位采用實體單元精細化建模,對線路板采用殼單元等效,同時在殼單元的連接區(qū)域設(shè)置過渡網(wǎng)格,采用體——殼單元自由度匹配技術(shù)實現(xiàn)殼單元和體單元的連接,采用局部網(wǎng)格細化技術(shù)、體——殼單元自由度匹配技術(shù)以及多項等效建模技術(shù)實現(xiàn)了膠層厚度0.05mm到板級半徑100mm尺度跨越的精細化建模。并采用光學模態(tài)試驗技術(shù)開展了模態(tài)試驗,對仿真模型進行了修正。建立了封裝結(jié)構(gòu)跨尺度動特性建模分析方法。
【文章來源】：強度與環(huán)境. 2020,47(05)
【文章頁數(shù)】：6 頁
【部分圖文】：
電路板及有限元模型Fig.1Circuitboardandfiniteelementmodel
第47卷第5期童軍等電子封裝結(jié)構(gòu)動特性分析及模型修正3采用零厚度的“cohesive”單元等效處理。根據(jù)以往經(jīng)驗，其等效模量如表2所示。其中有些小的元器件沒有建立詳細的有限元模型，采用質(zhì)量單元等效處理，主要模擬其質(zhì)量效應(yīng)，由于膠的影響，其質(zhì)量難以直接統(tǒng)計，可以通過試驗修正。其中焊點及引線模型如圖2所示。焊點和引線全部采用六面體單元簡化，其中通孔焊點采用圓柱模型等效處理，未考慮實際工藝過程中的個體差異。焊點體單元和PCB板殼單元連接的地方采用shell-to-solid處理方式來匹配不同的自由度。表2膠層等效模量Table2Equivalentmodulusofadhesivelayer方向EG1G2等效模量14MPa4MPa4MPa圖2封裝引線和焊點有限元模型示意圖Fig.2Finiteelementmodelofpackageleadandsolderjoint2光學模態(tài)試驗方法試驗采用測量頻響函數(shù)的方法來識別結(jié)構(gòu)的模態(tài)參數(shù)，即在敲擊激勵下，通過測量激勵力f(t)和系統(tǒng)的響應(yīng)輸出x(t)，從而得到系統(tǒng)的頻響函數(shù)()()()xfffHGG（1）式中，H()為頻響函數(shù)；()xfG為力與響應(yīng)的互功率譜；()ffG為力激勵的自功率譜。對于任意的粘性阻尼的多自由度系統(tǒng)，其動力學微分方程為MxCxKxf(t)（2）進行拉普拉斯變換得X(s)H(s)F(s)（3）式中))()(()(iiHiiiiTiijsjssH（4）當sj時，系統(tǒng)的頻響函數(shù)可表示為()()()()THiiiiiiiiHjj（5）式中，21iiniij，iini，i為模態(tài)阻尼比；ni為固有頻率；i為振型。由式（1）?
響函數(shù)可表示為()()()()THiiiiiiiiHjj（5）式中，21iiniij，iini，i為模態(tài)阻尼比；ni為固有頻率；i為振型。由式（1）得到的實測頻響函數(shù)和式（5）頻響函數(shù)的理論公式，再通過最小二乘復(fù)頻域法（PolyMax算法）確定結(jié)構(gòu)的固有頻率、阻尼比和振型。電路板試驗件水平放置于地面，激光頭通過三腳架固定，自產(chǎn)品上方向下發(fā)射激光信號。試驗激勵采用脈沖激勵方式，通過力錘錘擊實現(xiàn)。電路板的模態(tài)頻率和阻尼如表3所示，如圖3~圖7所示，分別為一至五階模態(tài)振型。表3電路板的模態(tài)頻率和阻尼Table3Modalfrequencyanddampofcircuitboard頻率/Hz阻尼/%一階332.21.44二階440.41.51三階481.51.16四階650.81.84五階694.32.26圖3一階振型示意圖Fig.3Diagramofthefirst-ordermodeshape
【參考文獻】：
期刊論文
[1]LCCC電子封裝結(jié)構(gòu)的熱疲勞壽命分析[J]. 侯傳濤,童軍,榮克林. 強度與環(huán)境. 2014(03)
[2]某發(fā)動機推力室內(nèi)壁鼓起原因分析研究[J]. 童軍,侯傳濤,賈亮. 強度與環(huán)境. 2013(01)
[3]振動環(huán)境下焊點疲勞失效與裂紋擴展分析[J]. 褚衛(wèi)華,李樹成. 強度與環(huán)境. 2012(04)
[4]SnPb釬料合金的粘塑性Anand本構(gòu)方程[J]. 王國忠,程兆年. 應(yīng)用力學學報. 2000(03)
本文編號：2977313
【文章來源】：強度與環(huán)境. 2020,47(05)
【文章頁數(shù)】：6 頁
【部分圖文】：
電路板及有限元模型Fig.1Circuitboardandfiniteelementmodel
第47卷第5期童軍等電子封裝結(jié)構(gòu)動特性分析及模型修正3采用零厚度的“cohesive”單元等效處理。根據(jù)以往經(jīng)驗，其等效模量如表2所示。其中有些小的元器件沒有建立詳細的有限元模型，采用質(zhì)量單元等效處理，主要模擬其質(zhì)量效應(yīng)，由于膠的影響，其質(zhì)量難以直接統(tǒng)計，可以通過試驗修正。其中焊點及引線模型如圖2所示。焊點和引線全部采用六面體單元簡化，其中通孔焊點采用圓柱模型等效處理，未考慮實際工藝過程中的個體差異。焊點體單元和PCB板殼單元連接的地方采用shell-to-solid處理方式來匹配不同的自由度。表2膠層等效模量Table2Equivalentmodulusofadhesivelayer方向EG1G2等效模量14MPa4MPa4MPa圖2封裝引線和焊點有限元模型示意圖Fig.2Finiteelementmodelofpackageleadandsolderjoint2光學模態(tài)試驗方法試驗采用測量頻響函數(shù)的方法來識別結(jié)構(gòu)的模態(tài)參數(shù)，即在敲擊激勵下，通過測量激勵力f(t)和系統(tǒng)的響應(yīng)輸出x(t)，從而得到系統(tǒng)的頻響函數(shù)()()()xfffHGG（1）式中，H()為頻響函數(shù)；()xfG為力與響應(yīng)的互功率譜；()ffG為力激勵的自功率譜。對于任意的粘性阻尼的多自由度系統(tǒng)，其動力學微分方程為MxCxKxf(t)（2）進行拉普拉斯變換得X(s)H(s)F(s)（3）式中))()(()(iiHiiiiTiijsjssH（4）當sj時，系統(tǒng)的頻響函數(shù)可表示為()()()()THiiiiiiiiHjj（5）式中，21iiniij，iini，i為模態(tài)阻尼比；ni為固有頻率；i為振型。由式（1）?
響函數(shù)可表示為()()()()THiiiiiiiiHjj（5）式中，21iiniij，iini，i為模態(tài)阻尼比；ni為固有頻率；i為振型。由式（1）得到的實測頻響函數(shù)和式（5）頻響函數(shù)的理論公式，再通過最小二乘復(fù)頻域法（PolyMax算法）確定結(jié)構(gòu)的固有頻率、阻尼比和振型。電路板試驗件水平放置于地面，激光頭通過三腳架固定，自產(chǎn)品上方向下發(fā)射激光信號。試驗激勵采用脈沖激勵方式，通過力錘錘擊實現(xiàn)。電路板的模態(tài)頻率和阻尼如表3所示，如圖3~圖7所示，分別為一至五階模態(tài)振型。表3電路板的模態(tài)頻率和阻尼Table3Modalfrequencyanddampofcircuitboard頻率/Hz阻尼/%一階332.21.44二階440.41.51三階481.51.16四階650.81.84五階694.32.26圖3一階振型示意圖Fig.3Diagramofthefirst-ordermodeshape
【參考文獻】：
期刊論文
[1]LCCC電子封裝結(jié)構(gòu)的熱疲勞壽命分析[J]. 侯傳濤,童軍,榮克林. 強度與環(huán)境. 2014(03)
[2]某發(fā)動機推力室內(nèi)壁鼓起原因分析研究[J]. 童軍,侯傳濤,賈亮. 強度與環(huán)境. 2013(01)
[3]振動環(huán)境下焊點疲勞失效與裂紋擴展分析[J]. 褚衛(wèi)華,李樹成. 強度與環(huán)境. 2012(04)
[4]SnPb釬料合金的粘塑性Anand本構(gòu)方程[J]. 王國忠,程兆年. 應(yīng)用力學學報. 2000(03)
本文編號：2977313
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