LTCC焊接模块热力耦合分析及回流炉用户界面优化
本文关键词：LTCC焊接模块热力耦合分析及回流炉用户界面优化
【摘要】：近年来,随着智能手机的普及,各种内置着LTCC模块的产品也逐渐进入人们的视野。LTCC模块在回流焊接生产的过程中,经常出现翘曲现象,形成中间高四周低的“龟壳”状。经过回流炉后,很多LTCC基板的边缘部位还常常出现细小的裂纹,使产品的正品率大为降低。本文探究了这些现象产生的原因并对LTCC模块的结构作了调整以提高回流焊接的质量。为了方便操作者操作回流炉以提高回流焊接的质量,本文还对回流炉的原界面作了优化。为了探究LTCC模块翘曲变形和LTCC基板局部应力集中的问题,本文通过三维建模软件和有限元分析软件建立了LTCC模块的热力耦合分析模型。通过热力耦合分析,找出了LTCC基板裂纹及模块翘曲的原因,并通过反复模拟,对减小基板拉应力及降低模块翘曲程度提出了多种结构优化方案。提出了增加零件刚度(添加横板、加大壳体厚度和加大LTCC基板厚度)、使用热匹配材料作为减小LTCC模块的翘曲变形的方案。提出了优化LTCC的圆角尺寸、使用热匹配材料、加大LTCC基板厚度等缓解LTCC基板应力集中的方案。为了对回流炉的原界面进行优化,本文对回流炉界面用户进行调研,对原界面进行了多方面分析。分析表明,原界面存在布局呆板、色彩黯淡、字体纤细、图标混杂等问题。本文借鉴这些缺陷并依据美观、友好、易操作等原则,对用户界面进行了包括布局设计、色彩设计、字体设计和图标及控件设计等在内的综合设计。本文还设计了眼动实验去对比被试分别在改进前后的用户界面搜索“参数设置区”内信息的效率。综合任务正确率,首次进入兴趣区的时间、注视点个数、搜索数值所用时间及扫描路径图与热点图等眼动指标分析表明用户在优化界面上搜索“参数设置区”内信息的效率比较高。本文所提出的优化LTCC模块回流焊接过程翘曲及基板应力集中问题方法及所设计的优化界面均具有一定的工程应用价值。
【关键词】：微波模块 温度场 热应力 仿真 界面优化
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN05
【目录】：
- 摘要5-6
- Abstract6-9
- 第一章 绪论9-13
- 1.1 LTCC材料的发展9
- 1.2 回流焊研究现状9-11
- 1.3 图形用户界面11-12
- 1.4 选题意义及主要研究内容12-13
- 第二章 传热学理论及应用13-20
- 2.1 热能传递的三种基本方式13-16
- 2.1.1 热传导13
- 2.1.2 热对流13-15
- 2.1.3 热辐射15-16
- 2.2 回流焊接平均换热系数理论值的计算16-19
- 2.2.1 回流焊接对流换热系数理论值的估算16-17
- 2.2.2 回流焊接辐射换热系数理论值的估算17-19
- 2.3 本章小结19-20
- 第三章 LTCC模块的建模与温度场仿真20-27
- 3.1 建立模块三维模型20-21
- 3.2 网格的划分21-22
- 3.3 加热过程及平均换热系数的确定22-26
- 3.3.1 热边界22-24
- 3.3.2 平均换热系数的计算与确定24-26
- 3.4 本章小结26-27
- 第四章 LTCC模块热力耦合分析及优化27-41
- 4.1 LTCC模块热变形机理27-28
- 4.2 热力耦合分析28-31
- 4.2.1 LTCC模块热力耦合分析的加载28-29
- 4.2.2 LTCC模块热力耦合分析结果29-30
- 4.2.3 热应力及变形优化思路30-31
- 4.3 LTCC模块结构优化设计及验证31-39
- 4.3.1 LTCC基板圆角设计31-33
- 4.3.2 热膨胀系数匹配设计33-35
- 4.3.3 壳体横板设计35-37
- 4.3.4 壳体厚度设计37-38
- 4.3.5 LTCC基板厚度设计38-39
- 4.4 本章小结39-41
- 第五章 回流炉用户界面优化设计41-49
- 5.1 回流炉界面操作流程及其用户41-42
- 5.1.1 回流炉界面的操作流程41-42
- 5.1.2 回流炉界面用户分析42
- 5.2 回流炉用户界面分析42-43
- 5.3 界面优化设计43-48
- 5.3.1 布局设计43-45
- 5.3.2 色彩设计45-46
- 5.3.3 字体设计46
- 5.3.4 图标及控件设计46-48
- 5.4 本章小结48-49
- 第六章 改进前后用户界面的对比实验49-56
- 6.1 实验的过程49-51
- 6.1.1 实验目的49
- 6.1.2 实验环境49-50
- 6.1.3 被试50
- 6.1.4 评价指标50
- 6.1.5 实验流程50-51
- 6.2 实验结果分析51-55
- 6.2.1 任务正确率51
- 6.2.2 首次进入兴趣区的时间51
- 6.2.3 注视点个数51-52
- 6.2.4 搜索数值所用时间52-53
- 6.2.5 扫描路径图与热点图53-55
- 6.3 本章小结55-56
- 第七章 总结与展望56-57
- 7.1 总结56
- 7.2 展望56-57
- 致谢57-58
- 参考文献58-60
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