【摘要】：隨著航天技術(shù)的迅猛發(fā)展,彈載電子設(shè)備的工作環(huán)境愈加嚴(yán)酷,確保和提高電子器件在極端工作環(huán)境下的工作性能,成為實(shí)現(xiàn)導(dǎo)彈在復(fù)雜環(huán)境下整體高穩(wěn)定性和可靠性的關(guān)鍵。開展高加速篩選試驗(yàn)可暴露結(jié)構(gòu)薄弱環(huán)節(jié),有效保證產(chǎn)品的可靠性。因此,分析研究電子器件內(nèi)部熱量傳遞以及應(yīng)力應(yīng)變響應(yīng)特性和機(jī)理,獲得篩選試驗(yàn)參數(shù)對電子器件響應(yīng)特征的影響規(guī)律,可為有效的高加速篩選試驗(yàn)剖面設(shè)計提供理論支撐及指導(dǎo)。本論文基于傳熱學(xué)和力學(xué)理論,以復(fù)雜艙段內(nèi)電子設(shè)備為研究對象,分別對板級和艙段級電子封裝結(jié)構(gòu)進(jìn)行熱響應(yīng)特性及其影響規(guī)律研究,具體研究工作介紹如下:(1)對電子封裝器件進(jìn)行熱—結(jié)構(gòu)耦合分析時,首先依據(jù)傅里葉導(dǎo)熱定律及熱邊界條件,計算得出結(jié)構(gòu)內(nèi)溫度場分布規(guī)律,并將其作為載荷條件進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析,得到器件應(yīng)力應(yīng)變響應(yīng)特性,確定結(jié)構(gòu)在熱循環(huán)載荷條件下的危險位置,計算獲得封裝結(jié)構(gòu)壽命。然后選取了一種典型的電子封裝器件作為研究對象,通過仿真模擬與經(jīng)典文獻(xiàn)進(jìn)行結(jié)果對比,來驗(yàn)證了其在熱—結(jié)構(gòu)耦合分析技術(shù)路線的合理性。(2)在Workbench中建立板級電子封裝結(jié)構(gòu)有限元分析模型并進(jìn)行熱—結(jié)構(gòu)耦合分析,研究了熱循環(huán)載荷下板級電路的溫度場分布規(guī)律及應(yīng)力應(yīng)變響應(yīng)特性。同時考慮了正常工作中芯片發(fā)熱功率對板級電路熱響應(yīng)特性的影響并且通過考慮熱循環(huán)加載條件修正后的Coffin-Manson方程計算其在實(shí)際工況下的疲勞壽命。(3)研究了不同溫度剖面參數(shù)對板級電路的溫度分布,應(yīng)力應(yīng)變響應(yīng)的影響規(guī)律,確定不同載荷條件下結(jié)構(gòu)危險位置,并基于考慮熱循環(huán)加載條件修正后的Coffin-Manson方程,計算不同溫度剖面參數(shù)下板級電子封裝結(jié)構(gòu)的疲勞壽命。(4)建立典型艙段的有限元模型,根據(jù)試驗(yàn)獲得艙段表面在熱循環(huán)載荷下的溫度響應(yīng)曲線,簡化模型邊界條件,分析典型艙段內(nèi)重點(diǎn)關(guān)注的電路板溫度場分布及應(yīng)力應(yīng)變響應(yīng)特性。本論文的研究成果可以對高加速篩選試驗(yàn)方法的設(shè)計方案提供一定的參考。
【圖文】：

第一章 緒論第一章 緒論1.1 論文背景及研究意義隨著航天技術(shù)的迅猛發(fā)展，電子設(shè)備的工作環(huán)境愈加嚴(yán)酷，確保和提高電子器件在極端工作環(huán)境下的工作性能，成為實(shí)現(xiàn)導(dǎo)彈整體高穩(wěn)定性和可靠性的關(guān)鍵。然而在實(shí)際服役過程中，電子器件會經(jīng)歷振動、沖擊、熱真空以及溫度交變等運(yùn)行環(huán)境，尤其大溫變載荷是影響電子產(chǎn)品壽命和可靠性的主要因素。如圖 1.1 為導(dǎo)彈的工作示意圖，導(dǎo)彈在高空環(huán)境中飛行易受到高空中復(fù)雜的溫度變化環(huán)境的影響。此外超高速飛行器在飛行過程中產(chǎn)生的氣動加熱、衛(wèi)星在太空中運(yùn)行時的向陽與背陽引起的周期性溫差以及高密度化封裝造成的散熱問題等，均會使得電子設(shè)備處于大溫差環(huán)境中。

圖 1.2 焊點(diǎn)在劇烈溫變環(huán)境下產(chǎn)生裂紋示意圖子封裝結(jié)構(gòu)為研究對象，建立板級及艙段級數(shù)學(xué)模型研究結(jié)構(gòu)在熱循環(huán)載荷下的溫度場分布及應(yīng)力應(yīng)變響對封裝結(jié)構(gòu)的影響機(jī)制，并進(jìn)一步分析對比芯片發(fā)熱響，為提高彈載封裝器件可靠性和壽命提供參考依據(jù)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀環(huán)試驗(yàn)剖面參數(shù)影響研究驗(yàn)中，熱循環(huán)剖面參數(shù)，如保溫時間、變溫速率、溫速篩選試驗(yàn)箱示意圖，此試驗(yàn)不僅可以改變結(jié)構(gòu)內(nèi)熱力應(yīng)變響應(yīng)規(guī)律，從而影響電子封裝結(jié)構(gòu)缺陷的篩選數(shù)，分析探討不同試驗(yàn)剖面參數(shù)對電子封裝結(jié)構(gòu)熱響
【學(xué)位授予單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TJ760

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本文編號：2617664