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,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,溫度和振動沖擊對壽命的影響較為顯著。本文在熱循環(huán)與隨機振動加載下對板級電子封裝結(jié)構(gòu)進行響應(yīng)分析和壽命預(yù)測。先將球柵陣列封裝結(jié)構(gòu)的預(yù)測壽命與試驗結(jié)果對比,驗證壽命預(yù)測方法的可行性,再將方法應(yīng)用到計算機電路板的壽命預(yù)測中。具體研究內(nèi)容如下:1、以彈載計算機電路板為研究對象,對電路板整板模型進行假設(shè)和簡化。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),驗證網(wǎng)格獨立性,得到具有飽和模態(tài)數(shù)的計算機電路板有限元模型。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焊點的熱力學(xué)特性。利用ANSYS20Workbench進行熱力學(xué)分析,得到焊點在熱循環(huán)過程中的應(yīng)力應(yīng)變分布情況和響應(yīng)的動態(tài)變化規(guī)律,確定計算機電路板在熱循環(huán)加載下的危險部位。在隨機振動加載下,通過模態(tài)分析得到結(jié)構(gòu)的固有特性,進行隨機振動分析,... 

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

【文章頁數(shù)】：100 頁

【學(xué)位級別】：碩士

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摘要
ABSTRACT
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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 振動環(huán)境下電子封裝結(jié)構(gòu)的壽命研究
        1.2.3 熱與振動同時作用下電子封裝結(jié)構(gòu)的壽命研究
        1.2.4 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀的特點
    1.3 論文主要工作
第二章 理論基礎(chǔ)與算例驗證
    2.1 引言
    2.2 焊點材料的統(tǒng)一本構(gòu)模型
    2.3 熱應(yīng)力基本理論
        2.3.1 熱應(yīng)力問題基本原理
        2.3.2 熱應(yīng)力分析算例
    2.4 隨機振動分析理論基礎(chǔ)
        2.4.1 模態(tài)分析理論
        2.4.2 隨機振動的求解
        2.4.3 隨機振動分析算例
    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
    3.1 引言
    3.2 熱疲勞壽命預(yù)測方法
        3.2.1 熱疲勞壽命預(yù)測方法的選擇
        3.2.2 球柵陣列封裝結(jié)構(gòu)熱疲勞壽命預(yù)測流程
    3.3 球柵陣列封裝模型的建立與求解
        3.3.1 對稱切條模型的建立
        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)過程中危險焊點的力學(xué)特性
        3.4.3 熱循環(huán)過程中焊點的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系曲線
    3.5 球柵陣列封裝結(jié)構(gòu)的熱疲勞壽命預(yù)測
        3.5.1 提取危險區(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算
    3.6 本章小結(jié)
第四章 隨機振動加載下球柵陣列封裝結(jié)構(gòu)的壽命預(yù)測
    4.1 引言
    4.2 振動疲勞壽命預(yù)測方法的選擇
        4.2.1 振動疲勞壽命預(yù)測方法的對比
        4.2.2 球柵陣列封裝結(jié)構(gòu)振動疲勞壽命預(yù)測流程
    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)的隨機振動分析
    4.6 球柵陣列封裝結(jié)構(gòu)的振動疲勞壽命預(yù)測
        4.6.1 Manson高周疲勞經(jīng)驗公式
        4.6.2 Miner線性疲勞損傷累積準(zhǔn)則
        4.6.3 基于高斯分布的Steinberg模型
        4.6.4 振動疲勞壽命計算
    4.7 本章小結(jié)
第五章 熱循環(huán)與隨機振動加載下計算機電路板的壽命預(yù)測
    5.1 引言
    5.2 熱循環(huán)與隨機振動共同加載下的壽命預(yù)測方法
        5.2.1 熱與振動共同加載下的損傷累積方法
        5.2.2 熱與振動共同加載下的壽命預(yù)測流程
    5.3 計算機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)格劃分與獨立性驗證
        5.3.4 施加約束
    5.4 計算機電路板有限元分析
        5.4.1 熱循環(huán)加載下計算機電路板的響應(yīng)分析
        5.4.2 隨機振動加載下計算機電路板的響應(yīng)分析
        5.4.3 計算機電路板危險部位的確定
    5.5 計算機電路板的壽命預(yù)測
        5.5.1 熱循環(huán)加載下計算機電路板的損傷
        5.5.2 隨機振動加載下計算機電路板的損傷
        5.5.3 熱循環(huán)與隨機振動共同加載下計算機電路板的壽命
    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
致謝
作者簡介



本文編號：3176291