隨著電子封裝業(yè)的快速發(fā)展,產(chǎn)品可靠性成為重要研究課題之一。據(jù)統(tǒng)計(jì),在失效的電子產(chǎn)品中,50%是由于元器件與印制電路板之間的焊接故障引起,所以焊接處的壽命直接影響產(chǎn)品的使用壽命。在電子封裝產(chǎn)品的工作環(huán)境中,溫度和振動(dòng)沖擊對(duì)壽命的影響較為顯著。本文在熱循環(huán)與隨機(jī)振動(dòng)加載下對(duì)板級(jí)電子封裝結(jié)構(gòu)進(jìn)行響應(yīng)分析和壽命預(yù)測(cè)。先將球柵陣列封裝結(jié)構(gòu)的預(yù)測(cè)壽命與試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比,驗(yàn)證壽命預(yù)測(cè)方法的可行性,再將方法應(yīng)用到計(jì)算機(jī)電路板的壽命預(yù)測(cè)中。具體研究?jī)?nèi)容如下:1、以彈載計(jì)算機(jī)電路板為研究對(duì)象,對(duì)電路板整板模型進(jìn)行假設(shè)和簡(jiǎn)化。利用SolidWorks/ANSYS20Workbench數(shù)據(jù)接口完成模型的CAD/CAE轉(zhuǎn)換,根據(jù)飽和模態(tài)數(shù)細(xì)化標(biāo)準(zhǔn),驗(yàn)證網(wǎng)格獨(dú)立性,得到具有飽和模態(tài)數(shù)的計(jì)算機(jī)電路板有限元模型。2、在熱循環(huán)加載下,選取Anand粘塑性統(tǒng)一本構(gòu)模型描述63Sn37Pb焊點(diǎn)的熱力學(xué)特性。利用ANSYS20Workbench進(jìn)行熱力學(xué)分析,得到焊點(diǎn)在熱循環(huán)過(guò)程中的應(yīng)力應(yīng)變分布情況和響應(yīng)的動(dòng)態(tài)變化規(guī)律,確定計(jì)算機(jī)電路板在熱循環(huán)加載下的危險(xiǎn)部位。在隨機(jī)振動(dòng)加載下,通過(guò)模態(tài)分析得到結(jié)構(gòu)的固有特性,進(jìn)行隨機(jī)振動(dòng)分析,... 

【文章來(lái)源】：西安電子科技大學(xué)陜西省 211工程院校 教育部直屬院校

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

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摘要
ABSTRACT
符號(hào)對(duì)照表
縮略語(yǔ)對(duì)照表
第一章 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 電子封裝結(jié)構(gòu)壽命的研究現(xiàn)狀
        1.2.1 熱環(huán)境下電子封裝結(jié)構(gòu)的壽命研究
        1.2.2 振動(dòng)環(huán)境下電子封裝結(jié)構(gòu)的壽命研究
        1.2.3 熱與振動(dòng)同時(shí)作用下電子封裝結(jié)構(gòu)的壽命研究
        1.2.4 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀的特點(diǎn)
    1.3 論文主要工作
第二章 理論基礎(chǔ)與算例驗(yàn)證
    2.1 引言
    2.2 焊點(diǎn)材料的統(tǒng)一本構(gòu)模型
    2.3 熱應(yīng)力基本理論
        2.3.1 熱應(yīng)力問(wèn)題基本原理
        2.3.2 熱應(yīng)力分析算例
    2.4 隨機(jī)振動(dòng)分析理論基礎(chǔ)
        2.4.1 模態(tài)分析理論
        2.4.2 隨機(jī)振動(dòng)的求解
        2.4.3 隨機(jī)振動(dòng)分析算例
    2.5 本章小結(jié)
第三章 熱循環(huán)加載下球柵陣列封裝結(jié)構(gòu)的壽命預(yù)測(cè)
    3.1 引言
    3.2 熱疲勞壽命預(yù)測(cè)方法
        3.2.1 熱疲勞壽命預(yù)測(cè)方法的選擇
        3.2.2 球柵陣列封裝結(jié)構(gòu)熱疲勞壽命預(yù)測(cè)流程
    3.3 球柵陣列封裝模型的建立與求解
        3.3.1 對(duì)稱(chēng)切條模型的建立
        3.3.2 定義材料屬性
        3.3.3 單元選擇
        3.3.4 網(wǎng)格劃分
        3.3.5 邊界條件與加載求解
    3.4 球柵陣列封裝結(jié)構(gòu)的力學(xué)響應(yīng)分析
        3.4.1 熱循環(huán)結(jié)束后三維切條模型的整體分析
        3.4.2 熱循環(huán)過(guò)程中危險(xiǎn)焊點(diǎn)的力學(xué)特性
        3.4.3 熱循環(huán)過(guò)程中焊點(diǎn)的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系曲線(xiàn)
    3.5 球柵陣列封裝結(jié)構(gòu)的熱疲勞壽命預(yù)測(cè)
        3.5.1 提取危險(xiǎn)區(qū)域的平均粘塑性應(yīng)變能密度增量
        3.5.2 基于能量法的熱疲勞壽命計(jì)算
    3.6 本章小結(jié)
第四章 隨機(jī)振動(dòng)加載下球柵陣列封裝結(jié)構(gòu)的壽命預(yù)測(cè)
    4.1 引言
    4.2 振動(dòng)疲勞壽命預(yù)測(cè)方法的選擇
        4.2.1 振動(dòng)疲勞壽命預(yù)測(cè)方法的對(duì)比
        4.2.2 球柵陣列封裝結(jié)構(gòu)振動(dòng)疲勞壽命預(yù)測(cè)流程
    4.3 球柵陣列封裝結(jié)構(gòu)整體有限元模型的建立
        4.3.1 整體模型的建立
        4.3.2 定義材料屬性
        4.3.3 單元選擇與網(wǎng)格劃分
        4.3.4 施加約束
    4.4 球柵陣列封裝結(jié)構(gòu)的模態(tài)分析
    4.5 球柵陣列封裝結(jié)構(gòu)的隨機(jī)振動(dòng)分析
    4.6 球柵陣列封裝結(jié)構(gòu)的振動(dòng)疲勞壽命預(yù)測(cè)
        4.6.1 Manson高周疲勞經(jīng)驗(yàn)公式
        4.6.2 Miner線(xiàn)性疲勞損傷累積準(zhǔn)則
        4.6.3 基于高斯分布的Steinberg模型
        4.6.4 振動(dòng)疲勞壽命計(jì)算
    4.7 本章小結(jié)
第五章 熱循環(huán)與隨機(jī)振動(dòng)加載下計(jì)算機(jī)電路板的壽命預(yù)測(cè)
    5.1 引言
    5.2 熱循環(huán)與隨機(jī)振動(dòng)共同加載下的壽命預(yù)測(cè)方法
        5.2.1 熱與振動(dòng)共同加載下的損傷累積方法
        5.2.2 熱與振動(dòng)共同加載下的壽命預(yù)測(cè)流程
    5.3 計(jì)算機(jī)電路板有限元模型的建立
        5.3.1 幾何模型的建立
        5.3.2 定義材料屬性
        5.3.3 網(wǎng)格劃分與獨(dú)立性驗(yàn)證
        5.3.4 施加約束
    5.4 計(jì)算機(jī)電路板有限元分析
        5.4.1 熱循環(huán)加載下計(jì)算機(jī)電路板的響應(yīng)分析
        5.4.2 隨機(jī)振動(dòng)加載下計(jì)算機(jī)電路板的響應(yīng)分析
        5.4.3 計(jì)算機(jī)電路板危險(xiǎn)部位的確定
    5.5 計(jì)算機(jī)電路板的壽命預(yù)測(cè)
        5.5.1 熱循環(huán)加載下計(jì)算機(jī)電路板的損傷
        5.5.2 隨機(jī)振動(dòng)加載下計(jì)算機(jī)電路板的損傷
        5.5.3 熱循環(huán)與隨機(jī)振動(dòng)共同加載下計(jì)算機(jī)電路板的壽命
    5.6 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
    6.1 總結(jié)
    6.2 展望
參考文獻(xiàn)
致謝
作者簡(jiǎn)介



本文編號(hào)：3176291