基于实验的PCB板动态性能等效建模方法

PCB板因内部结构复杂而有限元建模困难或无法进行建模,为此提出了基于实验数据的PCB板动态性能等效建模方法。该方法利用原PCB板的外观主尺寸构建等效几何模型,利用质量相等原则获得等效密度,并通过有限元理论和振动理论推导了等效模型的等效刚度求解公式。在此基础上,分析了约束方式对等效刚度的影响。等效实例分析结果证明该等效方法是切实可行的。     

PCB板动态分析等效建模方法

提出一种基于等效杨氏模量的等效建模方法,该方法以保持等效前后PCB板固有频率相等为原则,将实际PCB板等效为均质、等厚的光板。利用单位杨氏模量模型,推导出第i阶等效模型的杨氏模量,基于最小二乘法求得多阶频率下等效杨氏模量表达式。分析了元器件和PCB板接触面积、元器件高度对等效杨氏模量的影响。实例应用表明,等效方法可使建模过程大大简化,网格数量大幅度减少。     

质子交换膜燃料电池封装结构安全性研究

针对电堆的封装对质子交换膜燃料电池结构安全性影响的问题进行有限元分析。用Catia建立5种不同螺栓封装位置的10层单体组成的质子交换膜燃料电池电堆的三维模型,用Hypermesh进行网格划分,以最佳封装力和螺栓封装位置为研究目标,在ANSYS Workbench软件中对不同螺栓封装的电堆端板进行应力分布和变形量的分析,选择其中变形量最均匀的电堆端板进行拓扑优化设计。结果表明,电堆模型的最佳螺栓封装力为2500 N,最佳螺栓封装位置在端板的中部位置,拓扑优化后的端板质量减轻14.82%,并对应力分布均匀性有一定提升。     

清污收集船船体结构的静力学分析与优化

基于有限元分析平台ANSYS Workbench对清污收集船船体结构进行静力学分析和优化,研究陆地和海面工况下载荷对船体的影响,得到船体的总变形、等效应力云图、等效应变云图和安全系数仿真结果,并对连接桥结构进行优化。研究结果表明:陆地工况下,船体受力变形沿着船体中线对称阶梯分布,最大总变形在连接桥的中间。在海面工况下,横浪对连接桥结构的应力和变形影响较大,最大应力出现在连接桥与片体的连接处。优化完成后,船体结构的质量和最小安全系数均有改善,船体的最大变形值减小22%,提高了结构的可靠性。论文对船体结构的静力学分析和优化,为清污收集船的设计提供了思路和参考。     

陶瓷球栅阵列封装热致疲劳寿命分析

建立改进的整体与局部(global/local)相结合的有限元模型,并用模型对FF1152(1152-Ball Flip-Chip Fine-Pitch BGA)中的复合焊点用有限元软件MARC进行应力应变以及塑性功累积分析,确定了最危险焊点位置;同时根据以上分析结果,采用Darveaux等人提出的塑性能量累积方程,在循环温度0～100 ℃的加速失效条件下,预测危险焊点的热疲劳寿命,所得结果与国外相关文献数据相一致.首次利用Nastran软件的优化功能和手动拟合相结合的方法确定等效焊点的等效参数,与真实焊点的比较结果显示,等效的结果总体误差为3.01%,表明改进的三维有限元模型是非常准确而有效的分析模型,并可以用来方便地分析不同类型的SMT封装.     

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。     

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Von Mises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Von Mises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。     

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.     

从对特殊试件的分析看端板变形缺陷的处理

端板连接是轻型门式刚架梁与柱连接所采用的主要方式,在工程实践中端板变形问题急需解决。通过对仅在关键部位接触的端板连接试件进行有限元分析,对比了极限承载力、初始刚度、端板应力以及螺栓内力的变化,提出了处理端板变形的方法。     

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。     

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...     

螺栓法兰连接系统的热应力场

利用有限元软件ABAQUS建立了螺栓法兰连接系统的实体模型,采用热结构耦合分析方法,研究了法兰公称直径为100 mm的螺栓法兰系统的温度场及其应力场,以及在预紧力和温度梯度操作条件下螺栓等效应力、轴向应力、径向应力和切向应力的变化关系.结果表明,温度场对螺栓轴向两端的应力影响较大,当内壁温度为100 ℃时螺栓头靠近法兰一侧的等效应力增加了250 MPa,螺栓上靠近法兰一侧的螺纹的等效应力增加100 MPa,而温度场对螺栓远离法兰一侧的螺纹的应力影响很小,说明设计时应重点考虑热应力对靠近法兰一侧的螺纹与螺栓头的影响.     

CCGA焊点热循环加载条件下应力应变有限元分析

SMT焊点在热循环加载条件下的应力应变过程分析是 SMT焊点可靠性研究的重要内容。SMT焊点的可靠性问题主要是焊点在热循环过程中 ,由于陶瓷芯片载体与基板材料之间的热膨胀失配而导致焊点的蠕变疲劳失效。以 CCGA焊点为例 ,利用 CCGA三维焊点形态预测表面节点输出结果 ,将焊点形态分析三维表面模型转换为焊点应力应变有限元分析三维实体模型 ,从而建立了 CCGA焊点可靠性分析模型 ,采用三维有限元方法分析了 CCGA焊点在热循环条件下的应力应变过程。在此基础上 ,对 CCGA焊点疲劳寿命进行了计算     

PBGA封装回流焊翘曲变形仿真与验证

回流焊温变过程中,由于不同材料热膨胀系数（Coefficient of Thermal Expansion,CTE）的不匹配,塑料焊球阵列（plastic ball grid array,PBGA）封装会发生翘曲变形现象。本文采用有限元法对PBGA封装的翘曲变形及应力应变进行仿真分析,并用阴影云纹法对翘曲变形的模拟分析结果进行测试验证。结果表明：PBGA封装翘曲值的模拟值与实测值非常接近,分别为35.9 μm和36 μm;模拟回流焊过程中,翘曲值的模拟值与实测值的变化趋势具有一致性。回流焊过程中,PBGA封装的热应力应变最大值都在基板靠近粘接层的位置,该位置是PBGA封装出现热可靠性问题的最大风险点。PBGA封装边角处的翘曲量最大,因而边角处的焊点也最容易出现开路、虚焊等装联缺陷。     

高强螺栓节点腐蚀疲劳可靠度分析

针对高强螺栓裂纹尺寸与临界裂纹尺寸的概率密度函数相交可能发生疲劳破坏的问题,本文对高强螺栓腐蚀疲劳可靠度计算模型进行研究。分析了高强螺栓节点在腐蚀环境下的疲劳可靠度,并采用Gerberich-Chen公式,估算高强螺栓腐蚀裂纹扩展门槛值,同时基于断裂力学理论和结构可靠度理论,导出高强螺栓腐蚀疲劳可靠度计算模型,并以M24高强螺栓节点为例,对高强螺栓节点应力及受力进行计算,计算结果表明,螺栓最大使用应力为572MPa,高强螺栓节点腐蚀疲劳可靠度为0.994 5。该计算模型可以充分利用现有设计资料、数据,较方便地计算高强螺栓腐蚀疲劳可靠度,进而预测高强螺栓的疲劳寿命,为高强螺栓节点腐蚀疲劳计算分析提供了理论参考。     

混合集成电路用Pb-Sn-Sb-Ag钎料的热疲劳

为了解决混合集成电路中环境温度变化引发的焊点可靠性问题,开发了具有高可靠性的新型钎料来满足微型化和高密度化的混合集成电路的焊接需要。对新研发的Pb-Sn-Sb-Ag四元合金钎料进行了DSC熔点测试,热电偶测试了回流焊的温度曲线,对焊点显微组织进行了相分析,并参照IPC-9701A测试方法进行了热循环实验,结果发现热循环前后钎料的显微组织和力学性能发生了明显的变化。研究表明：钎料合金液相点在245益;回流焊峰值温度为267益;显微组织中主要有Pb、Sb2 Sn3和Ag3 Sn三种相;热失配产生的剪切应力导致了微裂纹产生,温度交变使裂纹持续扩展,最终导致焊点出现了整体剥离的断裂失效模式;金属间化合物厚度和剪切强度呈现逐渐递减的近似线性关系;对比已应用的钎料,新研制的Pb-Sn-Sb-Ag钎料显微组织均匀,在-40~150益热循环条件下表现出高的可靠性。     

单搭胶/螺栓混合连接结构的应力分布与载荷分配

针对平衡单搭胶/螺栓混合连接结构及其对应胶连接、螺栓连接结构,通过逐步构建其各自对应的精确三维有限元分析模型的方法对比分析了三种连接结构的应力分布。首先构建了胶连接分析模型,其胶层应力计算结果与采用已有文献理论分析模型计算结果比较吻合,验证了计算模型的准确性;在上述模型基础上继而构建了胶/螺栓混合连接分析模型,对比分析了采用两种胶材料的混合连接相对于对应单种胶连接层应力分布的变化,并计算了混合连接胶层与螺栓的承载比例,发现采用酚醛树脂胶的混合连接与对应胶连接胶层应力分布几近一致,螺栓分载很少,而采用丙烯酸酯胶的混合连接胶层剪切应力得到极大程度降低且螺栓得到了较大分载;最后构建了混合连接对应的螺栓连接分析模型,比较了两者应力水平和应力集中程度,发现前者明显低于后者,混合连接胶层的加入有缓解连接孔边应力集中的作用。提出混合连接可采用低模量胶材料以使胶层与螺栓共同分载,从而达到比传统连接方式更好的连接性能。     

QFP器件激光软钎焊温度场的建模与仿真

为了解决不同工艺参数组合下激光焊接 QFP器件后其器件的温度场分布问题,选取激光焊接有效功率、时间和光斑面积3个工艺参数,采用有限元软件 ANSYS,对特定 QFP 器件激光软钎焊温度场的分布进行模拟。仿真结果表明：激光焊接有效功率、光斑面积与焊点处的最高温度几乎为线性关系,焊接时间与焊点处的最高温度为正相关关系,且切线斜率逐渐减小;当焊接有效功率为1-4 W,焊接时间为1-2 s,光斑面积为0.03-0.11 mm2,封装体、印制板、焊点温度最高分别可达240、350、510℃。仿真结果为激光软钎焊工艺参数的预选提供参考,并为相关产品激光软钎焊的综合参数优化打下基础。     

Effect of Fe Particle on the Surface Peeling in Cu-Fe-P Lead Frame

1 IntroductionCu-Fe-Palloys are most widely usedinthe Cu-basedleadframe of integrated circuit ,becausethe Cu-Fe-Pleadframe alloys have a highstrengthand afavorable electricalconductivity. However ,after multiple agingand coldroll-ing of the alloy,peeling damage will occur onthe surfaceof the alloy.Agreat deal of studies interests in the copper leadframeis concentrated onthe alloy’s microstructure ,prop-erties and manufacturing processes[1-7].There are fewre-ports in the literatures dealing…     

螺栓被连接件刚度的解析计算

基于三维轴对称模型的弹性理论方法对螺栓连接中被连接件进行了建模,用均匀分布的环形力来模拟螺栓头部对被连接件的作用力,给出了被连接件的刚度的理论解析.实例计算结果表明:提出的计算方法具有较高的精度.得到的被连接件刚度计算方法不需要进行太复杂的运算,适合螺纹连接设计中较为准确地计算被连接间的刚度,具有较好的工程实用性.基于三维弹性理论解析解的方法对被连接件的刚度进行求解,不需假设应力分布,也不需要对最佳的半锥角进行实验或有限元统计.