低温烧结纳米银焊膏全寿命棘轮行为的本构描述
发布时间：2021-01-13 17:22
材料或者结构在承受非对称循环载荷的过程中,会产生循环非弹性变形累积,这种现象称为材料的棘轮效应。在电子封装领域,由于基体和器件的热膨胀系数和环境温度的不同,会使得连接材料产生棘轮效应。为了描述低温烧结纳米银焊膏作为连接材料所表现出的全寿命棘轮变形行为,考虑焊膏内部孔洞和裂纹的演化对棘轮变形的影响,本论文提出了温度相关的耦合损伤粘塑性本构模型并进行该模型的有限元实现,描述焊膏的全寿命棘轮行为。选题具有重要理论意义,创新性强,实用应用价值高。利用欧拉径向后退算法实现OW-AF模型的应力更新,算例验证了欧拉算法对于实现应力更新的高效性和收敛性。在热力学和连续损伤力学框架基础上,得到耦合损伤的本构方程,并引入了Arrhenius温度相关项修正流动率。在低温烧结纳米银焊膏单轴全寿命棘轮实验数据的基础上,通过棘轮实验中纳米银焊膏弹性模量的衰减,量化其损伤演化率,其可以分为三个阶段:第一阶段为初始瞬态累积阶段;第二阶段为占据大部分寿命的稳定累积阶段;第三阶段为失效前的急剧增大的阶段。从损伤变量数值看,三种加载条件失效前的损伤因子数值为0.35左右。此外归一化条件下损伤演化过程具有相似的规律,使得θ函...
【文章来源】：天津大学天津市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
1.1 电子封装可靠性研究
1.1.1 电子封装研究概述
1.1.2 纳米银焊膏的研究进展
1.2 材料的棘轮行为及本构模型研究
1.2.1 材料的棘轮效应
1.2.2 材料的循环本构模型
1.2.3 耦合损伤的本构模型
1.3 数值算法及有限元实现
1.3.1 数值算法
1.3.2 有限元实现
1.4 本文的主要工作和意义
1.4.1 本文的主要工作
1.4.2 研究意义
第2章 耦合损伤本构积分算法
2.1 粘塑性本构模型框架
2.2 粘塑性本构模型的算法实现
2.3 模型的实例验证
2.4 耦合损伤的粘塑性本构模型
2.5 温度相关的粘塑性本构模型
2.6 本章小结
第3章 纳米银焊膏单轴全寿命棘轮行为研究及本构描述
3.1 实验条件
3.1.1 试样制备
3.1.2 实验设备
3.2 实验结果
3.2.1单轴拉伸实验
3.2.2单轴棘轮实验
3.2.3 温度对纳米银焊膏全寿命棘轮行为的影响
3.3 纳米银焊膏损伤变量演化规律
3.3.1 损伤变量的定义
3.3.2 θ函数法
3.4 模型参数的确定
3.5 纳米银焊膏全寿命棘轮行为的本构描述
3.5.1 纳米银焊膏单轴拉伸的计算
3.5.2 恒定温度下纳米银焊膏全寿命棘轮行为的本构描述
3.5.3 温度相关的纳米银焊膏全寿命棘轮行为本构描述
3.6 本章小结
第4章 耦合损伤本构模型的有限元实现
4.1 用户子程序UMAT
4.2 耦合损伤OW-AF本构模型的有限元实现
4.2.1 损伤演化率在UMAT中的实现
4.2.2 一个单元的耦合损伤计算
4.2.3 纳米银焊膏搭接接头的有限元计算
4.3 本章小结
第5章 结论与展望
5.1 结论
5.2 研究展望
参考文献
发表论文和参加科研情况说明
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]浅谈电子信息技术在人工智能中的应用[J]. 张隽哲. 数字技术与应用. 2018(01)
[2]电子封装材料的研究与应用[J]. 张文毓. 上海电气技术. 2017(02)
[3]人工智能技术研究及未来智能化信息服务体系的思考[J]. 王志宏,杨震. 电信科学. 2017(05)
[4]电子封装用金属基复合材料的研究进展[J]. 曾婧,彭超群,王日初,王小锋. 中国有色金属学报. 2015(12)
[5]人工智能:信息技术的制高点——献给《中兴通讯技术》创刊20周年[J]. 钟义信. 中兴通讯技术. 2015(03)
[6]SnAgCu/Cu微焊点界面IMC演变及脆断分析[J]. 刘洋,孙凤莲. 机械制造文摘(焊接分册). 2013(01)
[7]电子封装材料的研究现状及发展[J]. 方明,王爱琴,谢敬佩,王文焱. 热加工工艺. 2011(04)
[8]电子封装材料的研究现状及趋势[J]. 汤涛,张旭,许仲梓. 南京工业大学学报(自然科学版). 2010(04)
[9]含铅焊料绿色化的途径[J]. 陈方,杜长华,杜云飞,郭庆华,王卫生,甘贵生. 电子元件与材料. 2006(11)
[10]高硅铝合金轻质电子封装材料研究现状及进展[J]. 甘卫平,陈招科,杨伏良,周兆锋. 材料导报. 2004(06)
博士论文
[1]电子封装热—力载荷下粘塑性行为与失效研究[D]. 李英梅.东北大学 2014
[2]无铅钎料的统一型本构模型[D]. 白宁.天津大学 2008
[3]多轴加载下焊锡钎料63Sn-37Pb的本构描述[D]. 陈刚.天津大学 2005
硕士论文
[1]多场耦合条件下SnAgCu/Cu无铅焊点界面化合物生长行为研究[D]. 许媛媛.河南科技大学 2015
[2]高密度电子封装用纳米银互连材料的疲劳失效行为研究[D]. 余琳.天津大学 2014
[3]电子封装中热可靠性的有限元分析[D]. 徐龙潭.哈尔滨工业大学 2007
本文编号：2975265
【文章来源】：天津大学天津市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
1.1 电子封装可靠性研究
1.1.1 电子封装研究概述
1.1.2 纳米银焊膏的研究进展
1.2 材料的棘轮行为及本构模型研究
1.2.1 材料的棘轮效应
1.2.2 材料的循环本构模型
1.2.3 耦合损伤的本构模型
1.3 数值算法及有限元实现
1.3.1 数值算法
1.3.2 有限元实现
1.4 本文的主要工作和意义
1.4.1 本文的主要工作
1.4.2 研究意义
第2章 耦合损伤本构积分算法
2.1 粘塑性本构模型框架
2.2 粘塑性本构模型的算法实现
2.3 模型的实例验证
2.4 耦合损伤的粘塑性本构模型
2.5 温度相关的粘塑性本构模型
2.6 本章小结
第3章 纳米银焊膏单轴全寿命棘轮行为研究及本构描述
3.1 实验条件
3.1.1 试样制备
3.1.2 实验设备
3.2 实验结果
3.2.1单轴拉伸实验
3.2.2单轴棘轮实验
3.2.3 温度对纳米银焊膏全寿命棘轮行为的影响
3.3 纳米银焊膏损伤变量演化规律
3.3.1 损伤变量的定义
3.3.2 θ函数法
3.4 模型参数的确定
3.5 纳米银焊膏全寿命棘轮行为的本构描述
3.5.1 纳米银焊膏单轴拉伸的计算
3.5.2 恒定温度下纳米银焊膏全寿命棘轮行为的本构描述
3.5.3 温度相关的纳米银焊膏全寿命棘轮行为本构描述
3.6 本章小结
第4章 耦合损伤本构模型的有限元实现
4.1 用户子程序UMAT
4.2 耦合损伤OW-AF本构模型的有限元实现
4.2.1 损伤演化率在UMAT中的实现
4.2.2 一个单元的耦合损伤计算
4.2.3 纳米银焊膏搭接接头的有限元计算
4.3 本章小结
第5章 结论与展望
5.1 结论
5.2 研究展望
参考文献
发表论文和参加科研情况说明
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]浅谈电子信息技术在人工智能中的应用[J]. 张隽哲. 数字技术与应用. 2018(01)
[2]电子封装材料的研究与应用[J]. 张文毓. 上海电气技术. 2017(02)
[3]人工智能技术研究及未来智能化信息服务体系的思考[J]. 王志宏,杨震. 电信科学. 2017(05)
[4]电子封装用金属基复合材料的研究进展[J]. 曾婧,彭超群,王日初,王小锋. 中国有色金属学报. 2015(12)
[5]人工智能:信息技术的制高点——献给《中兴通讯技术》创刊20周年[J]. 钟义信. 中兴通讯技术. 2015(03)
[6]SnAgCu/Cu微焊点界面IMC演变及脆断分析[J]. 刘洋,孙凤莲. 机械制造文摘(焊接分册). 2013(01)
[7]电子封装材料的研究现状及发展[J]. 方明,王爱琴,谢敬佩,王文焱. 热加工工艺. 2011(04)
[8]电子封装材料的研究现状及趋势[J]. 汤涛,张旭,许仲梓. 南京工业大学学报(自然科学版). 2010(04)
[9]含铅焊料绿色化的途径[J]. 陈方,杜长华,杜云飞,郭庆华,王卫生,甘贵生. 电子元件与材料. 2006(11)
[10]高硅铝合金轻质电子封装材料研究现状及进展[J]. 甘卫平,陈招科,杨伏良,周兆锋. 材料导报. 2004(06)
博士论文
[1]电子封装热—力载荷下粘塑性行为与失效研究[D]. 李英梅.东北大学 2014
[2]无铅钎料的统一型本构模型[D]. 白宁.天津大学 2008
[3]多轴加载下焊锡钎料63Sn-37Pb的本构描述[D]. 陈刚.天津大学 2005
硕士论文
[1]多场耦合条件下SnAgCu/Cu无铅焊点界面化合物生长行为研究[D]. 许媛媛.河南科技大学 2015
[2]高密度电子封装用纳米银互连材料的疲劳失效行为研究[D]. 余琳.天津大学 2014
[3]电子封装中热可靠性的有限元分析[D]. 徐龙潭.哈尔滨工业大学 2007
本文编号：2975265
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