倒装焊微电子封装结构参数的概率设计

倒装焊微电子封装各组件在封装过程中的残余应力应变分布对封装性能的影响近来受到众多学者的关注。初步研究表明,倒装焊微电子封装的结构参数对其封装残余应力应变有着十分重要的影响。有鉴于此,采用有限元分析及结构参数概率设计相结合的方法,研究了倒装焊微电子封装关键结构参数对SnPb焊点VonMises等效应力峰值的影响情况,构造出了结构参数对等效应力的响应面,并用蒙特卡罗随机模拟方法,研究了这些参数对SnPb焊点VonMises等效应力峰值的概率分布及其对结构参数的敏感度影响情况。     

CSP焊点焊后残余应力分析与预测

该文建立了芯片尺寸封装(CSP)焊点有限元分析模型并对其进行了再流焊焊后残余应力应变分析.以焊点直径、焊点高度、焊盘直径和焊点间距为输入参数,焊后残余应力为输出参数进行了灵敏度分析.选取灵敏度分析结果中对残余应力影响显著的因子作为输入,建立了带动量项神经网络预测模型,对CSP焊点焊后残余应力进行了预测.结果表明,置信度...     

PBGA无铅焊点应力应变数值模拟及寿命预测

本文对焊点材料为Sn3.8Ag0.7Cu的PBGA封装器件进行了3-维有限元数值模拟.以Aand统一粘塑性本构方程描述无铅焊点的粘塑性行为,研究了在温度循环载荷下焊点阵列等效应力和塑性应变的分布规律,找出了实体模型中最大应力和应变的焊点位置;分析了最大应变焊点的等效应力周期性变化和等效塑性应变累积的动特性曲线;基于Manson-Coffin焊点疲劳寿命模型,对关键焊点进行了寿命预测,疲劳寿命值为3.851×103循环周期.     

卡箍快开卧式深海模拟舱的径向密封结构及其密封可靠性评价

针对卡箍快开盖结构的卧式深海模拟舱在深海高背压环境下存在密封可靠性不足问题,提出了一种深海模拟舱O形圈径向密封结构,建立了该结构的非线性有限元模型. 通过O形圈的密封面接触应力与内部Von Mises应力评价该结构的密封可靠性,讨论了舱内介质压力、O形圈预压缩率、槽口倒圆、配合间隙对深海模拟舱密封性能的影响. 仿真结果表明:加压过程中接触应力峰区位置显著改变,舱内水压由0 MPa加至25 MPa时,橡胶圈形状及Von Mises应力分布急剧变化,由25 MPa加至45 MPa时,橡胶圈形状及Von Mises应力峰区位置基本不变,该结构能够实现45 MPa压力下的有效密封. 预压缩率的增加会显著增加主接触面密封带宽度,增大槽口倒圆有助于降低Von Mises应力,Von Mises应力峰值随配合间隙的增加先增大后减小,增大配合间隙有助于提高密封带宽度. 试验结果证明:当O形圈的预压缩率为10℅、槽口倒圆为0. 4 mm、配合间隙为0. 7 mm时,利用该密封结构所研制的深海高压舱在40、45、50 MPa水压时均能保证有效密封.     

ZA27/SiCp颗粒增强复合材料界面特性的研究

用有限元法分析了ZA27/SiC_p颗粒增强复合材料在外加载荷作用下基体与增强相界面应力场及基体内的塑性应变.结果表明：拉伸应力作用下界面法向应力引起极区基体与增强相脱；Von Mises等效应力在极区与赤道区之间的界面处使基体屈服；界面处残余法向应力较高，可能造成界面脱粘.基体内近界面残余切向应力具有抑制裂纹在基体中扩展的趋势.重载时复合材料在高温和高压应力共同作用下，基体发生严重的塑性流变，从而产生大量的横交错裂纹，并使增强相与基体在界面脱粘.     

轻型涡扇发动机悬挂式试车台架设计与有限元分析

为满足轻型涡扇发动机地面试验,本文采用UG(Unigraphics)软件,对轻型涡扇发动机悬挂式试车台架进行设计,并应用Ansys软件,建立试验车台架结构有限元模型,对悬挂式试车台架的结构和强度进行分析与计算。研究结果表明,试车台架结构在发动机推力与重量载荷耦合作用下,最大应力发生在动架前安装节根部圆角处,其Von Mises等效应力为16.817 8 MPa,远小于材料Q345的屈服强度345MPa,且当量应力主要由Y向应力决定,最大为15.064 MPa,其Von Mises总应变为1.13×10~(-4) mm,满足强度和刚度设计要求。该设计不但可以安装不同型号的发动机,节约了成本,而且实现了推力测量及校准功能,降低了意外发生的风险。该研究为搭建试车台架提供了理论依据。     

倒装焊微电子封装中填料分层开裂失效研究

分层开裂是倒装焊微电子封装芯片失效的主要形式之一。本文在充分考虑填料与时间、温度有关的粘弹性性质的基础上,利用断裂力学的理论建立了填料与基板、填料与硅芯片的分层开裂的失效模型。并采用有限元软件ANSYS进行模拟仿真。计算出裂纹能量释放率、应力强度因子、相位角等参数。     

倒装焊微电子封装中填料分层开裂失效研究

分层开裂是倒装焊微电子封装芯片失效的主要形式之一。本文在充分考虑填料与时间、温度有关的粘弹性性质的基础上 ,利用断裂力学的理论建立了填料与基板、填料与硅芯片的分层开裂的失效模型 ,并采用有限元软件 ANSYS进行模拟仿真 ,计算出裂纹能量释放率、应力强度因子、相位角等参数     

凹陷管道建模方法及其力学性能影响参数研究

利用三维扫描仪对凹陷管道进行数据采集及建模,评价了凹陷管道处的剩余强度;在建立模型的基础上,运用ABAQUS软件对三维建模的含凹陷管道进行有限元分析,采用数值模拟的方法进行了应力应变分析;通过几何变形检测方法对凹陷管道进行检测,计算并分析凹陷管道处的应力应变,对凹陷管道的承载能力进行了评估;对管道有/无内压两种情况进行了对比分析。结果表明,在有/无内压两种情况下,凹陷处的最大Von Mises应力相差较大;在有内压情况下,最大Von Mises应力位于管线凹陷处的周边,而不是凹陷处;在有内压情况下,凹陷附近区域的最大等效应力为22.6 MPa,而无内压情况下的最大等效应力为14.8 MPa;压头设置50 mm的向下位移约束,管道所受的最大Von Mises应力分布在凹陷最深处,其值为710.3 MPa,最大等效应变为8.99%,分布在凹陷管道的内侧。在工程应用中,采用三维扫描技术可以更快捷地得到管道凹陷的轮廓,利用输出数据为后续的应力应变分析、管道评价以及修复提供技术支持。     

典型船体部件装焊过程结构应力连续模拟研究

焊接残余应力计算中最有效的方法之一是热弹塑性有限元法,但目前采用这种方法计算时很难按照船厂现场装配过程建模。针对这一问题,本研究采用工艺链连续模拟技术,按照船厂现场施工条件及装配流程,建立典型船体部件的拼焊点固、双面拼焊、肋板与桁材装配点固焊、肋板与桁材焊接的一系列工艺过程的连续计算模型,实现了该部件现场装焊过程的连续模拟,探索了装焊过程船体部件内应力的演变历程。研究表明:连续模拟技术可以用于预测船厂实际装焊过程的焊接残余应力,是探索工艺对船体结构强度影响的一项重要技术手段。     

MCM焊点形态研究方法探讨

倒装焊（ＦＣ）是多芯片组件（ＭＣＭ）裸芯片焊接的主要方法，也是ＭＣＭ的一项关键技术，其焊接质量直接影响ＭＣＭ的性能和可靠性。通过对以ＦＣ技术形成的ＭＣＭ焊点接合部形态问题进行研究，提出了基于应力解析的ＭＣＭ焊点形态设计原理和方法，并对ＭＣＭ焊点热变形模型的建立等问题进行了探讨。     

气体爆炸载荷作用下抗爆容器的动力学响应

首先对抗爆容器内气体爆炸载荷进行了研究分析,利用非线性有限元软件ANSYS和Von Mises屈服准则对抗爆容器在气体爆燃和爆轰两种不同情况下的动力学响应进行了强度分析,得到了抗爆容器特征点的等效应力时间曲线和主要部位的等效应力云图以及壳体变形特征。在爆炸载荷作用下,抗爆容器在容器与接管以及与支撑板连接部位出现较高的峰值等效应力。和爆燃载荷相比,爆轰载荷条件下抗爆容器各部位的峰值等效应力大得多。抗爆容器在爆燃载荷作用下处于弹性变形范围,处于安全状态;在爆轰载荷作用下,容器局部发生塑性变形并进入塑性屈服,但由于材料的应变率强化效应,可以认为该容器整体上还是安全的。     

基于Von Mises应力的预应力钢结构拓扑优化设计

为预应力钢结构设计获得最优拓扑构型和索力值,以结构拓扑和索力值为设计变量,以Von Mises应力为约束条件,建立了以结构质量最小为目标函数的数学优化模型.在求解方法上,首先以结构储存应变能最小(刚度最大)确定施加在结构上的索力值,然后采用渐进结构优化法删除低Von Mises应力单元实现结构的拓扑优化以减轻结构质量.算例结果与相应体系受力性能相吻合.     

微电子封装中焊点的电迁移现象分析与研究

综述了当前对微电子封装中焊点的电迁移现象及其影响因素的研究现状,分析了电流密度、温度和合金成分对电迁移失效过程的影响,以及电迁移对焊点力学性能、疲劳强度和焊点断裂机制的影响.研究发现,电迁移显著降低焊点的力学性能,对微焊点平均拉伸强度的影响存在尺寸效应,明显地降低了微焊点的振动疲劳寿命,且电迁移使微焊点的断裂机制由塑性断裂转向脆性断裂.     

核反应堆冷却介质驱动电机转子冲片强度分析

核反应堆冷却介质驱动电机在运行时,转子冲片由于高速旋转受到强大的应力作用。为了研究转子冲片的强度和其应力的影响因素,以驱动电机的转子为研究对象,应用有限元法建立其三维模型,设定其参数值和约束条件,得出转子冲片Mises等效应力云图并对其强度进行校核,再针对不同的转子转速、不同的转子冲片与轴的平均温度和两者不同的配合面间静态过盈量,研究这些因素对转子冲片与轴配合面间接触压力和转子冲片Mises等效应力的影响。结果表明,转子冲片Mises等效应力的最大值出现在轴向通风孔处,其应力值超出了材料的抗拉极限。静态过盈量越大、转子冲片与轴的温差越小,导致转子冲片与轴接触面压应力越大,转子冲片的Mises等效应力最大值越大;转子转速越高,导致转子冲片与轴接触面压应力越小,转子冲片的Mises等效应力最大值越大。     

平面应变条件下砂土强度与土坝应力变形计算

本文对不同应变条件下砂土的抗剪强度及应力应变关系进行了对比试验研究;并根据推广的Von. Mises准则,导出了从常规三轴试验结果来预测平面应变条件下砂土的Mohr—Conlomb强度参数的计算式。本文对Duncan—Chang模型进行了修正,使之能初步反映平面应变条件下较为明显的应变软化现象,并对一典型的均质土坝断面,进行了有限元应力变形计算分析。     

高温超导电机磁体支撑结构焊接残余应力分析及影响研究!

焊接残余应力不仅可能使高温超导电机磁体支撑结构产生裂纹,还可能与外加载荷叠加后改变磁体支撑结构的承载能力。应用轴对称模型及单元生死技术,对高温超导电机磁体支撑结构进行了焊接数值模拟,得到了焊缝残余应力的分布规律,同时在结构强度分析中考虑了焊接残余应力的影响。数值模拟结果表明:最大残余Mises应力出现在焊缝区域,远离焊缝区的应力几乎为零;整体退火对焊接残余Mises应力的降低非常有效;焊接残余应力和外载荷作用下的Mises应力进行了叠加,导致磁体支撑结构的强度明显下降。研究结果为磁体支撑结构的设计、生产工艺的优化及降低焊接残余应力提供了理论依据。     

板级电子封装跌落／冲击中焊点应力分析

建立了板级BGA封装跌落/冲击问题的三维有限元模型,采用Input-G方法对PCB板的变形及焊锡接点应力等动力学响应进行了分析,探讨了约束条件对计算结果的影响,对焊点剥离应力产生的机理进行了讨论,提出了快速估算焊点应力的等效静力学模型并分析了误差.结果表明,模型中PCB板固定螺栓处的约束条件处理对结果有较大影响,合理的处理方法是在PCB板4个螺栓作用区的上下表面均施加水平方向位移约束.焊点应力最大值出现在冲击后0.4 ms,最大剥离应力发生在角部焊点与PCB板一侧的铜垫交界处.焊点应力与PCB板的弯曲变形密切相关,应力峰值和PCB板的变形峰值在时间上具有同步性.挠度等效静力学模型得到的焊点应力比动力学模型高23%左右.     

残余应力及其表征参数对材料滚动接触性能的影响

为了深入研究残余应力对滚动接触的影响规律,建立了圆柱滚子轴承二维有限元简化模型,在施加不同残余应力的基础上进行弹塑性分析,并对残余应力的表征参数如梯度、大小和深度等进行了影响研究。结果表明：残余压应力能使弹性变形阶段的接触应力和塑性变形阶段的塑性应变下降;等大的残余拉应力则使二者增大更大的比率。通过参数研究发现：残余压应力梯度越小,塑性应变越小,残余拉应力梯度越接近0,塑性应变越小;残余压应力越大,塑性应变越小,残余拉应力越大,塑性应变越大;残余压应力加深一定值能够降低滚动接触塑性应变,从而提高疲劳寿命,残余拉应力的加深则会引起塑性应变和疲劳损伤的增大。     

基于ANSYS的桥式起重机桥架结构有限元分析

以某200 t-20 m冶金桥式起重机为对象,应用有限元分析软件ANSYS研究桥架的变形和应力分布状态,并与现场测试结果进行对比分析。结果表明,该起重机的最大挠度、静态Von Mises等效应力和第1阶固有频率均符合起重机设计规范要求。