某型产品电路板的可靠性分析与试验研究

发布时间：2020-05-13 09:21

【摘要】：本文主要的内容是某型产品中的电路板在复杂环境下的可靠性理论分析和可靠性试验研究。课题来源于实际科研生产需求。首先对电子设备的工作环境进行了分类,对导致电子设备失效的主要环境因素(即振动和温度)进行了分析与研究。并对可靠性分析理论与方法进行了归纳与总结。随后提出了一种一维简化有限元建模方法,应用于芯片的热可靠性有限元建模与分析。分别对两种不同边界条件下的有限元原始模型和简化模型的分析计算结果进行了对比,确定了这种一维有限元简化建模方法的有效性。然后研究了试验过程中对电路板使用寿命的预计方法。提出了应用Mason-Coffin方程对三种不同类型的电路板进行寿命预计,并对比试验结果,证实了这种方法的可行性。最后针对某电路板的安装固定方式,进行了振动有限元仿真分析与试验研究,选择了固定其四边的安装方式;针对某电路板高温工作环境下故障率高的情况,进行了温度有限元仿真分析与试验研究,选择一种可行的散热方式对目标位置芯片进行降温,并测得实际使用过程中的故障率下降了 50%。
【图文】：

热传递,原始模型,接触面,热流密度

最基本的假设是，，通过引脚接触表面的热传播，或者它和ＰＣＢ板之间的焊点接触逡逑可以以准？维的方式进行建模。通常来说，在引脚上每一个焊点与电路板的接触面都如逡逑下图３．２所示：逡逑／热流逡逑图３．２原始模型和简化模型热传递尔意阁逡逑给定的热流密度ＰＳｉ邋（单位Ｗ）会传递过第ｉ层接触而，接触面本身的平均温度是ＴＳｉ逡逑（单位Ｋ），则第ｉ层接触面热阻（单位Ｋ／Ｗ）计算如下：逡逑ｚ，邋＝邋Ｔｓ．ｉ：Ｉａ．ｍｂ逦（３．１）逡逑ＰＳｉ逡逑丨．式扛假设？维热传递的条件下描述／接触表面的热行为，参考温度Ｔａｍｂ足环境榀逡逑度（中．位ｋ），，卜少是获得一个在接触表面上符合上述热ｍ抗响应的科尔模型，将介逡逑后文的３．２章节中进行论述。逡逑１７逡逑

示意图,热阻抗,科尔,建模方法

成等价的ＦＥ模型。对于每个ＲＣ阶段，将牛＿成一个在ＦＥ模型中带打绝热侧壁的虚拟Ｍ。逡逑为了保证对ＬＥ和ＦＥ模型相同的一维热阻抗响应，我们应确定材料的性能。上述过程逡逑如下图３．３所示：逡逑Ｓｔｅｐ邋０逦Ｓｔｅｐ邋１逡逑Ａｉ邋ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ逦Ｃａｕｅｒ邋ｎｅｔｗｏｒｋ逡逑ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ逡逑＾邋ａｍｂ逡逑ｒｅｐｌａｃｅｍｅｎｔ邋￣ｔ逡逑ｂｙ邋ｓｔａｃｋ逦—邋／逦１逦，逡逑ｉＳＥＫ逦邋＊逦＊逦１逦ａｍｂ逡逑Ｔａｍｂ逦N逡逑图３．３简化建模方法示意图逡逑假定接触面Ａ，，计算其位置的热阻抗，得到等效的科尔Ｎ络。如果有ｎ个阶段（上逡逑图中的ｎ＝３），将在ＦＥ模型中生成ｎ种材料ｉｍ、ｍ２、…ｍｎ。需耍注意的是，堆栈的底逡逑部是同定在Ｔ邋＝邋Ｔａｍｂ上的，这一堆假设的材料也包括了在Ｋ’Ｂ逦圃的原始梭型中设定逡逑的边界条件的影响。逡逑如上图所示，ｘｙ平面上的横截面面积是由接触面固定的，而每一层的厚度都是考虑逡逑网格约束的。当相邻层的厚度相似时，结构网格就会被放松。品然，这个等价的模型不逡逑能被划分为独立的边界条件（ＢＣＩ）模型［４７１１４８］。如果边界条件发生变化，必须Ｍ新执行简逡逑化过程。逡逑３．２科尔网络模型的选定逡逑在简化的ＦＥ模型屮
【学位授予单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN41

【参考文献】