基于有限元仿真的BGA焊点可靠性分析

集成化与微型化是芯片集成电路产业发展的特点,其中芯片封装热振失效是影响其可靠性的重要原因。为进一步优化BGA焊点结构并提高可靠性,运用ANSYS将TOPLINE的BGA器件建成了3D模型,进行了数值模拟仿真后,利用田口正交稳健设计进行了BGA焊点结构优化。数值分析表明：芯片边角焊点为热失效关键焊点,距封装中心最远焊点为随机振动失效关键焊点;经田口正交优化热设计,焊点阵列为12×12,焊点径向尺寸为0.42 mm,焊点高度为0.38 mm,焊点间距为0.6 m;随机振动设计焊点间距为0.46 mm,焊点径向尺寸为0.42 mm,焊点阵列为10×10,焊点高度为0.30 mm。本研究中的分析成果对优化球珊阵列芯片封装焊点结构的设计,提升芯片封装器件结构稳定性具有重要意义,所提出的优化设计将对封测产业的生产具有一定的影响和价值。     

基于双光子聚合3D打印技术的结构色研究进展

首先简述了双光子聚合3D打印技术的原理及特点；然后介绍了3D打印的衍射光栅、光子晶体、仿生结构及单个微纳结构等代表性结构色方案，并重点回顾了立体、动态结构色信息的呈现方式及其在光学防伪、信息存储和光学传感等领域中的应用；最后总结了双光子聚合3D打印技术的研究现状及存在的问题，并对其未来的研究方向及应用前景进行了展望。     

毫米波宽带高增益介质超透镜天线设计

基于相位补偿原理设计了一款全介质超透镜,同时使用喇叭天线作为馈源对透镜进行馈电.通过改变介质单元的高度和介质孔的深度实现了足够的相位补偿范围.该透镜共有506个单元,口径尺寸为44.6 mm×46.6 mm,该传输阵天线的焦径比为1.天线使用全介质结构,因此使用3D打印技术加工该全介质透镜,可以降低加工成本.仿真与实测...     

深空探测相机超轻主支撑结构优化设计

根据深空探测相机轻质高刚度、高性能的要求,设计了一种超轻主支撑结构。深空探测相比于地球探测环境更加严苛,主支撑结构作为主承力结构,其在发射、在轨环绕阶段都应具有高稳定性,来保持各光学元件之间的相对位置不变。与传统方法相比,文中采用拓扑优化得到清晰的主支撑结构的最佳传力路径,然后通过尺寸优化来提高主支撑结构基频。最后进行轻量化设计,其前后框架结构轻量化率达到90%以上。仿真分析和试验结果表明,主支撑结构满足公差要求且基频（80.264 Hz）远远高于整星一阶频率,应用光学测量的方法振前、振后前框架相对于后框架倾角为3、0.3,满足光学系统的公差要求,具有较好的稳定性。大量级力学试验后系统的波像差/14,满足光学系统成像质量要求。     

基于修正固有应变理论的金属3D打印过程残余变形预测

针对金属材料3D打印过程模拟异常复杂和耗时问题，以金属材料激光选区熔化(SLM)加工工艺为研究对象，采用修正固有应变方法，实现3D打印过程残余变形的精确快速预测。考虑到3D打印过程的周期性，对连续两个打印层进行热-弹-塑性耦合分析，通过修正固有应变理论，提取3D打印过程等效的修正固有应变载荷；将提取到的修正固有应变逐层施加到弹性有限元模型，实现3D打印过程高效模拟及残余变形精确预测；通过与3D打印完整过程热-固耦合分析及3D打印试验对比，验证修正固有应变方法预测3D打印残余变形的精确性和高效性。     

大拉力柔性缆快速承力接头技术研究

针对传统灌封粘接承力接头技术不能满足一些特殊环境或突发缆绳修复情况下对响应时间短、操作简单、快速有效连接的需求，提出了新型特制承力网套浇注粘接快速承力接头技术。该技术采用大拉力柔性缆专用特制芳纶网套与承力金属件浇注粘接结构相结合的快速承力接头。通过理论分析和实际试验验证，表明该技术制作的快速承力接头结构合理，具有抗拉性能好、操作简单、连接时间短、连接可靠等特点，解决了特殊环境下大拉力(≥100 kN)柔性缆快接快用的工程难题。     

时尚电子

BigRep ONE大型3D打印机 BigRep ONE超大空间3D打印机,采用了坚固的全铝合金框架材质,机身牢固,随机附赠材料包。这款3D打印机可以打印分辨率为100微米的物体,也可打印出比例11的产品,打印范围高达1147×1000×1188mm,预计今年4月发售,税后零售价为39000美元,性价比颇高。     

低轨道遥感相机光机热一体化分析及优化设计

低轨道卫星热环境复杂恶劣,对遥感相机光机结构的热性能提出了严格要求。本文提出了一种基于在轨温度场的光、机、热一体化仿真分析方法,以某低轨道卫星相机为例,分别采用Thermal Desktop、MSC Patran/Nastran、Code V构建热分析模型、结构有限元分析模型、光学分析模型,分析得出了相机单次成像时间内最极端工况下各反射镜的平移、倾斜及镜间距变化量等结构变形特性,计算了光学系统MTF的变化,并剖析了系统传函的主要影响因素。然后从主承力结构的结构参数出发进行了优化设计,优化结果表明主承力结构线胀系数在(5~5.5)×10－6时系统热特性最优,系统传函满足指标要求。     

生物3D打印技术的四个层次

<正>我们在清华大学的机械工程系有一个北京市的工程实验室,叫生物制造与快速成型技术北京市重点实验室。3D打印现在比较热了,涉及各种不同的应用领域,比如航空航天、家用电器、医疗。这些领域3D打印渗透得比较快,跟它的技术特点有关系。3D打印的离散堆积原理首先我们来介绍下3D打印。3D打印,最初叫快速原形技术,后来演变成快速成型技术,现在学术界叫增材制造     

3D打印技术在电子设备行业的应用

3D打印是最近几年开始流行的,以成形速度快为特点的打印新技术,最基本的组成元件,就是数字模型,能够按照实物本身的特点和结构,进行分层次的打印,最终形成实际产品,这项技术涉及信息技术、材料科学、精密机械等多个学科领域。在电子设备行业中,3D打印技术也得到了广泛的应用,文章将对3D打印技术进行简单介绍,并对3D技术在电子设备行业中所发挥的作用和应用进行简单探讨。     

微纳卫星高分辨视频相机光机结构设计与试验(特邀)

针对20 kg级微纳光学遥感卫星微型化视频相机要求,详述了其光机系统的设计、装调和试验,以及所使用的集成优化设计技术。该相机采用卡塞格林结合校正镜的光学系统,包括两个反射镜和一个校正镜组,为了获得最优的力热稳定性,反射镜采用了碳化硅材料。首先,基于20 kg级微纳视频卫星的任务及总体设计,提出了其所搭载的视频相机的指标要求;然后,分别介绍了该视频相机光学和光机结构系统;为了进一步提高轻量化率,在满足光学性能要求的同时,利用光机集成优化方法进行了轻量化设计,优化后光机系统质量仅3.03 kg,整机质量仅4.76 kg,一阶基频120 Hz以上;最后,开展了系统装调和地面力学摸底试验,试验结果表明其动力学性能和稳定性良好。     

光学瞄准变焦系统的优化设计及其分析

针对一款2-6×24mm瞄准镜系统在变倍过程中出现视差的问题,基于高斯光学理论,利用CODEV软件进行仿真实验,发现在变倍过程中,像距变化较大是造成该问题的主要原因;基于变倍成像原理和机械变倍结构,应用仿真设计技术,提出了变倍组凸轮曲线的修正方法,给出了各镜片的修正参数和凸轮的修正曲线,优化了光学瞄准系统性能,解决了存在的视差问题;对比优化前后光学瞄准系统的调制传递函数、点扩散函数和线扩散函数,发现优化后波像差的RMS值均小于λ/4,成像质量很好,满足成像设计及实际生产的精度要求。     

基于六边形紧密拼接结构的仿生复眼系统设计

基于仿生复眼的视觉优势,分析了仿生复眼的研究进展,对复眼的成像原理及部分昆虫复眼的结构进行了研究。根据生物复眼的结构形态,设计了六边形紧密拼接形式的曲面微透镜阵列及转像系统。同时,为了防止相邻子眼间的成像光束串扰,设计了单个光阑长度为1.5 mm的光阑阵列,实现了各子眼的单通道成像。根据光瞳衔接原则,对微透镜阵列和转换系统进行组合并优化。整个复眼的口径为8.66 mm,视场角为121°,每个子眼的口径为500 μm,子眼视场角为6°,在90 lp/mm处,复眼系统的MTF值均大于0.3,其RMS半径均小于艾里斑半径,系统成像质量达到设计要求。为满足3D增材制造工艺需求,设计了复眼系统的机械结构。公差分析结果表明,3D增材制造工艺可以满足系统的像质要求。     

一种新型VDMOS器件结构的设计与实现

垂直双扩散金属-氧化物半导体场效应晶体管(VDMOS)器件是一种以多子为载流子的器件,具有开关速度快、开关损耗小、输入阻抗高、工作频率高以及热稳定性好等特点.提出一款60 V平面栅VDMOS器件的设计与制造方法,开发出一种新结构方案,通过减少一层终端层版图的光刻,将终端结构与有源区结构结合在一张光刻版上,并在终端工艺中...     

深低温SiC空间反射镜背部与侧面支撑结构对比

在深低温下的反射镜及其支撑结构设计中,温度变化作用下的面形精度是空间反射镜性能的重要影响因素。以温度变化作用下的面形RMS为性能指标,基于碳化硅反射镜不同支撑结构和不同材料搭配形式下对空间反射镜的面形变化进行对比研究。首先,在深低温下对背部支撑和侧面支撑的以下两种情况进行仿真分析:(a)反射镜和支撑结构都用碳化硅制造;(b)反射镜用碳化硅制造,支撑结构用其他材料制造。仿真分析得到在(a)条件下背部支撑结构能获得更好的面形,在(b)条件下,侧面支撑结构能获得更好的面形;然后对侧面支撑结构中不同材料搭配情况下对面形精度的影响进行研究,对面形RMS与反射镜材料的线膨胀系数,支撑结构材料的线膨胀系数和反射镜材料与支撑结构材料的线膨胀系数之差的绝对值之间的关系用多元线性回归方法进行统计分析,研究其影响程度,分析得到线膨胀系数之差的绝对值对面形精度RMS的影响更大。研究取得的成果和研究思路对今后的深低温光学反射镜及其支撑结构设计提供参考。     

3D打印氧化锆材料在红外探测器中的应用探索

杜瓦为红外焦平面探测器提供良好的低温工作环境以及光、机、电、热传输通道。其中冷台面支撑结构作为红外探测器的承载平台,承受设备运输、振动、冲击等作用,对支撑结构的强度提出了更高的要求。因此需要开发新型支撑结构以提高杜瓦的可靠性。根据红外探测器组件低传导漏热、高可靠性的需求,从宏观和微观的角度对不同的支撑结构材料进行分析,对比了两种成型工艺所制备的支撑结构对红外探测器设计制造的影响。与传统加工方式相比,采用数字光处理(Digital Light Procession, DLP)技术成型的氧化锆精度可达到±0.03 mm,与X射线衍射仪(X-Ray Diffractometer, XRD)衍射峰标准卡片符合。这说明其纯度较高,且该技术能缩短工艺时长,优化封装流程。     

Thermal characterization of a liquid cooled AlSiC base plate withintegral pin fins

In this study, we present the thermal analysis and experimental performance assessment of an aluminum silicon carbide (AlSiC) metal matrix composite (MMC) base plate with integral cooling fins. By attaching a pin-finned base plate to an open-chambered flow-through heat sink, the mechanical interface between the base plate and cooling medium is eliminated. This reduces the overall thermal resistance and improves module reliability as compared with traditional base plate cooling schemes. Computational fluid dynamics and heat transfer techniques were employed to model the thermal and hydrodynamic resistance characteristics through the pin fin structure of a prototype base plate design. A unit-cell approach was employed to avoid the computational expense of modeling the entire pin array. Performance was verified experimentally in a closed loop test facility using water as the cooling fluid. It was found that the unit-cell approach produced good agreement with experimental pressure drop and heat transfer results     

某空间可见光相机的机身桁架结构设计

作为空间可见光相机的主要承载结构,机身桁架结构对于保证机身的力学性能至关重要。为了保证空间相机机身的结构刚度和稳定性,针对机身桁架结构设计进行了研究。研究了桁架的基本结构,分析了支杆力学性能的影响因素,探讨了支杆长度和角度对该机身桁架力学性能的影响。分析了支杆数量、支撑位置和分布形式对机身力学性能的影响,并分析了"△"型和"X"型桁架结构的特点。通过选择合理的支杆数量和分布形式,保证了机身桁架的力学性能。然后在设计分析的基础上进行了力学试验,验证了机身的力学性能。试验结果表明,该桁架结构的设计能够获得较好的力学性能,满足机身结构的设计要求。     

3D Printing Thermally Stable High-Performance Polymers Based on a Dual Curing Mechanism

High-performance polymers are an important class of materials that are used in challenging conditions, such as in aerospace applications. Until now, 3D printing based on stereolithography processes can not be performed due to a lack of suitable materials. There is report on new materials and printing compositions that enable 3D printing of objects having extremely high thermal resistance, with Tg of 283 °C and excellent mechanical properties. The printing is performed by a low-cost Digital Light Processing printer, and the formulation is based on a dual-cure mechanism, photo, and thermal process. The main components are a molecule that has both epoxy and acrylate groups, alkylated melamine that enables a high degree of crosslinking, and a soluble precursor of silica. The resulting objects are made of hybrid materials, in which the silicon is present in the polymeric backbone and partly as silica enforcement particles.     

2020年电子电路技术热点

文章归纳了2020年电子电路产业一些技术热点,主要有5G电路板设计和基材,制造方面半加成法、3D打印、直接金属化孔电镀和垂直互连结构等技术,以及集成电路封装载板技术。