热循环与随机振动加载下电子封装结构的寿命预测
发布时间：2021-05-09 00:51
随着电子封装业的快速发展,产品可靠性成为重要研究课题之一。据统计,在失效的电子产品中,50%是由于元器件与印制电路板之间的焊接故障引起,所以焊接处的寿命直接影响产品的使用寿命。在电子封装产品的工作环境中,温度和振动冲击对寿命的影响较为显著。本文在热循环与随机振动加载下对板级电子封装结构进行响应分析和寿命预测。先将球栅阵列封装结构的预测寿命与试验结果对比,验证寿命预测方法的可行性,再将方法应用到计算机电路板的寿命预测中。具体研究内容如下:1、以弹载计算机电路板为研究对象,对电路板整板模型进行假设和简化。利用SolidWorks/ANSYS20Workbench数据接口完成模型的CAD/CAE转换,根据饱和模态数细化标准,验证网格独立性,得到具有饱和模态数的计算机电路板有限元模型。2、在热循环加载下,选取Anand粘塑性统一本构模型描述63Sn37Pb焊点的热力学特性。利用ANSYS20Workbench进行热力学分析,得到焊点在热循环过程中的应力应变分布情况和响应的动态变化规律,确定计算机电路板在热循环加载下的危险部位。在随机振动加载下,通过模态分析得到结构的固有特性,进行随机振动分析,...
【文章来源】：西安电子科技大学陕西省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：100 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
符号对照表
缩略语对照表
第一章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 电子封装结构寿命的研究现状
1.2.1 热环境下电子封装结构的寿命研究
1.2.2 振动环境下电子封装结构的寿命研究
1.2.3 热与振动同时作用下电子封装结构的寿命研究
1.2.4 国内外研究现状的特点
1.3 论文主要工作
第二章 理论基础与算例验证
2.1 引言
2.2 焊点材料的统一本构模型
2.3 热应力基本理论
2.3.1 热应力问题基本原理
2.3.2 热应力分析算例
2.4 随机振动分析理论基础
2.4.1 模态分析理论
2.4.2 随机振动的求解
2.4.3 随机振动分析算例
2.5 本章小结
第三章 热循环加载下球栅阵列封装结构的寿命预测
3.1 引言
3.2 热疲劳寿命预测方法
3.2.1 热疲劳寿命预测方法的选择
3.2.2 球栅阵列封装结构热疲劳寿命预测流程
3.3 球栅阵列封装模型的建立与求解
3.3.1 对称切条模型的建立
3.3.2 定义材料属性
3.3.3 单元选择
3.3.4 网格划分
3.3.5 边界条件与加载求解
3.4 球栅阵列封装结构的力学响应分析
3.4.1 热循环结束后三维切条模型的整体分析
3.4.2 热循环过程中危险焊点的力学特性
3.4.3 热循环过程中焊点的应力应变关系曲线
3.5 球栅阵列封装结构的热疲劳寿命预测
3.5.1 提取危险区域的平均粘塑性应变能密度增量
3.5.2 基于能量法的热疲劳寿命计算
3.6 本章小结
第四章 随机振动加载下球栅阵列封装结构的寿命预测
4.1 引言
4.2 振动疲劳寿命预测方法的选择
4.2.1 振动疲劳寿命预测方法的对比
4.2.2 球栅阵列封装结构振动疲劳寿命预测流程
4.3 球栅阵列封装结构整体有限元模型的建立
4.3.1 整体模型的建立
4.3.2 定义材料属性
4.3.3 单元选择与网格划分
4.3.4 施加约束
4.4 球栅阵列封装结构的模态分析
4.5 球栅阵列封装结构的随机振动分析
4.6 球栅阵列封装结构的振动疲劳寿命预测
4.6.1 Manson高周疲劳经验公式
4.6.2 Miner线性疲劳损伤累积准则
4.6.3 基于高斯分布的Steinberg模型
4.6.4 振动疲劳寿命计算
4.7 本章小结
第五章 热循环与随机振动加载下计算机电路板的寿命预测
5.1 引言
5.2 热循环与随机振动共同加载下的寿命预测方法
5.2.1 热与振动共同加载下的损伤累积方法
5.2.2 热与振动共同加载下的寿命预测流程
5.3 计算机电路板有限元模型的建立
5.3.1 几何模型的建立
5.3.2 定义材料属性
5.3.3 网格划分与独立性验证
5.3.4 施加约束
5.4 计算机电路板有限元分析
5.4.1 热循环加载下计算机电路板的响应分析
5.4.2 随机振动加载下计算机电路板的响应分析
5.4.3 计算机电路板危险部位的确定
5.5 计算机电路板的寿命预测
5.5.1 热循环加载下计算机电路板的损伤
5.5.2 随机振动加载下计算机电路板的损伤
5.5.3 热循环与随机振动共同加载下计算机电路板的寿命
5.6 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
参考文献
致谢
作者简介
本文编号：3176291
【文章来源】：西安电子科技大学陕西省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：100 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
符号对照表
缩略语对照表
第一章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 电子封装结构寿命的研究现状
1.2.1 热环境下电子封装结构的寿命研究
1.2.2 振动环境下电子封装结构的寿命研究
1.2.3 热与振动同时作用下电子封装结构的寿命研究
1.2.4 国内外研究现状的特点
1.3 论文主要工作
第二章 理论基础与算例验证
2.1 引言
2.2 焊点材料的统一本构模型
2.3 热应力基本理论
2.3.1 热应力问题基本原理
2.3.2 热应力分析算例
2.4 随机振动分析理论基础
2.4.1 模态分析理论
2.4.2 随机振动的求解
2.4.3 随机振动分析算例
2.5 本章小结
第三章 热循环加载下球栅阵列封装结构的寿命预测
3.1 引言
3.2 热疲劳寿命预测方法
3.2.1 热疲劳寿命预测方法的选择
3.2.2 球栅阵列封装结构热疲劳寿命预测流程
3.3 球栅阵列封装模型的建立与求解
3.3.1 对称切条模型的建立
3.3.2 定义材料属性
3.3.3 单元选择
3.3.4 网格划分
3.3.5 边界条件与加载求解
3.4 球栅阵列封装结构的力学响应分析
3.4.1 热循环结束后三维切条模型的整体分析
3.4.2 热循环过程中危险焊点的力学特性
3.4.3 热循环过程中焊点的应力应变关系曲线
3.5 球栅阵列封装结构的热疲劳寿命预测
3.5.1 提取危险区域的平均粘塑性应变能密度增量
3.5.2 基于能量法的热疲劳寿命计算
3.6 本章小结
第四章 随机振动加载下球栅阵列封装结构的寿命预测
4.1 引言
4.2 振动疲劳寿命预测方法的选择
4.2.1 振动疲劳寿命预测方法的对比
4.2.2 球栅阵列封装结构振动疲劳寿命预测流程
4.3 球栅阵列封装结构整体有限元模型的建立
4.3.1 整体模型的建立
4.3.2 定义材料属性
4.3.3 单元选择与网格划分
4.3.4 施加约束
4.4 球栅阵列封装结构的模态分析
4.5 球栅阵列封装结构的随机振动分析
4.6 球栅阵列封装结构的振动疲劳寿命预测
4.6.1 Manson高周疲劳经验公式
4.6.2 Miner线性疲劳损伤累积准则
4.6.3 基于高斯分布的Steinberg模型
4.6.4 振动疲劳寿命计算
4.7 本章小结
第五章 热循环与随机振动加载下计算机电路板的寿命预测
5.1 引言
5.2 热循环与随机振动共同加载下的寿命预测方法
5.2.1 热与振动共同加载下的损伤累积方法
5.2.2 热与振动共同加载下的寿命预测流程
5.3 计算机电路板有限元模型的建立
5.3.1 几何模型的建立
5.3.2 定义材料属性
5.3.3 网格划分与独立性验证
5.3.4 施加约束
5.4 计算机电路板有限元分析
5.4.1 热循环加载下计算机电路板的响应分析
5.4.2 随机振动加载下计算机电路板的响应分析
5.4.3 计算机电路板危险部位的确定
5.5 计算机电路板的寿命预测
5.5.1 热循环加载下计算机电路板的损伤
5.5.2 随机振动加载下计算机电路板的损伤
5.5.3 热循环与随机振动共同加载下计算机电路板的寿命
5.6 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
参考文献
致谢
作者简介
本文编号：3176291
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