基于响应面-遗传算法的MCM-BGA芯片散热优化设计

为了解决芯片结温过高而导致的热失效问题,以某通信用的多芯片组件MCM-BGA为例,对MCM-BGA芯片温度场热分布和热量传递路径进行分析,确定了芯片的主要热传递路径,发现影响芯片结温的主要因素有环境对流换热系数、基板厚度、基板导热系数、焊料层厚度、封装外壳等;并基于响应面法试验设计,采用CCD（中心复合设计）选取并构建了自然对流系数、基板导热系数、基板厚度、焊料层厚度与多芯片组件的最高结温之间的数学模型,通过仿真验证了该模型的准确性和有效性;然后采用遗传算法对该数学模型进行优化设计,获得了芯片各参数优化的最佳组合。当自然对流换热系数为60 W/m2·k、基板导热系数为32 0W/m·k、基板厚度为1.4 mm、焊料厚度为0.16 mm时,MCM-BGA最高结温具有最小值,使多芯片组件MCM-BGA最高结温降低了7.375%。     

铝硅聚苯酯封严涂层切向载荷作用下应力分布的有限元分析

在封严涂层弹性模量试验的基础上,建立封严涂层摩擦有限元模型,对民航发动机铝硅聚苯酯封严涂层的摩擦过程进行有限元分析。分析了摩擦系数、涂层厚度和粘结层厚度等参数对涂层/粘结层/基体系统应力分布的影响。分析结果表明:在切向载荷的作用下,随着摩擦系数的增大,涂层表面、涂层与粘结层的界面以及粘结层和基体界面处的应力峰值均增大;随着涂层厚度的增大,涂层表面及两界面处的应力峰值均减小,但当涂层厚度达到一定程度后,继续增加涂层厚度对降低应力峰值的效果不明显;粘结层厚度在一定范围内的变化对涂层表面和涂层与粘结层界面处的应力变化影响不大,但随着粘结层厚度的减小,粘结层与基体界面处的应力峰值均增大。     

铀表面铝镀层热应力的有限元分析

对铀表面磁控溅射沉积铝镀层的热应力进行了热弹塑性有限元分析。结果表明：镀层内的热应力较大,达到铝的屈服强度,镀层界面两侧存在明显应力梯度,试样侧边存在由于边缘效应引起的应力分布不均匀性,至侧边约4倍镀层厚度处,应力分布不均匀性逐渐消失;沉积温度升高,界面塑性应变明显增大,镀层弹性模量和泊松比对镀层界面热应力和塑性应变的影响较小,而屈服强度的影响较大,减薄镀层厚度有利于改善镀层界面的热应力和塑性应变。     

透无热装配中粘结层的设计

针对胶粘固定的透镜会由于透镜、镜框和粘结层的材料热膨胀系数不匹配而在透镜内部产生径向应力,影响系统光学性能的问题,对无热粘结厚度进行研究以最小化甚至消除这种径向应力.首先,对现有的几种基于胡克定律推导的无热粘结厚度方程进行了分析对比,对粘结层提出了一种新的约束,并由此推导了一个无热粘结厚度的简化近似方程,通过修正粘结层...     

Sn60Pb40焊层在热循环过程中蠕变行为的仿真研究

文中采用ANAND焊点本构关系模型描述了Sn60Pb40焊层蠕变行为,通过MARC有限元软件模拟了电子封装器件Sn60Pb40焊层在热循环中的蠕变过程,研究了Sn60Pb40焊层的蠕变应变最大值出现的位置,分析了封装结构热失配和焊层厚度对Sn60Pb40焊层蠕变应变的影响。结果表明:焊层边角处最早发生蠕变断裂,降低封装结构热失配程度和优化焊层厚度均可减小Sn60Pb40焊层的蠕变变形。该研究结果不仅为封装结构的热匹配优化设计提供了新的思路,也为预测焊层蠕变断裂位置和优化工艺提供了技术支持。     

弹载SAR伺服控制焊点故障分析

针对弹载SAR伺服控制板焊点脱落故障,从整机随机振动加速度响应,单板级热应力和随机振动应力分析排查故障原因,根据仿真结果提出工艺参数优化和设计改进建议。仿真结果表明,伺服控制板的加速度响应是基础激励的1.78倍;金属陶瓷芯片采用表面贴装工艺组装时对热应力敏感,增加焊料厚度有利于降低热应力;带引脚芯片采用堆焊工艺时对振动应力敏感,在芯片与印制板之间点胶有利于降低振动应力。     

复合量程微加速度计封装热应力的研究

贴片胶的选择和贴片工艺对MEMS封装器件的可靠性和有效性影响很大.针对贴片胶固化时热效应的影响,分析复合量程微加速度计封装热应力产生的机理.从贴片胶的材料特性出发,分析贴片胶的厚度、杨式模量及热膨胀系数对硅芯片所受到封装热应力的影响.并通过有限元仿真分析,确定了适合复合量程加速度计封装的贴片胶材料及使用厚度,并用拉曼光谱仪对封装后的应力进行了测试,结果显示应力较小,封装效果良好.     

多层材料结构热应力的分析研究

针对多层材料结构由温度梯度引起的热不匹配问题,建立了不依赖于材料层数的热应力解析模型,基于四层材料结构中热应力的分布情况,对比分析了解析模型和有限元分析结果,研究了温度、层厚对多层材料结构中热应力和界面应力的影响。研究结果表明:解析模型与有限元分析所得应力分布一致,温度对应力的影响呈正相关;层厚会改变材料结构中的应力分布,影响情况视应力的性质而定。     

多层交替膜界限载荷研究

为了研究软硬交替多层表面膜在磨粒作用下的应力应变响应、膜层界面剥离和裂纹的产生及扩展的影响,采用大变形接触弹塑性有限元法对刚性基体上的TiN/Ti多层交替膜在法向压痕作用下的力学行为进行了模拟和分析,研究不同软硬膜层厚度比下,不同膜层的变形、界面切应力分布和表面张应力分布,分析得出界限载荷变化规律及参数分布对其影响情况.结果表明:当软层厚度小于或等于硬层厚度时,增加膜层总厚度可以明显增大多层膜层体系的界限载荷,而软层厚度大于硬层厚度时,增加膜层总厚度不但不能明显增加界限载荷,反而会因增大最大弯曲应力而使界限载荷变小;软硬层厚度比大,而膜层总厚度小的多层膜体系,具有相对较小的最大弯曲应力,因而能承受最大的界限载荷.     

燃油蒸汽压力传感器的封装研究北大核心CSCD

为了实现面向汽车燃油蒸汽压力检测的压阻式微压传感器封装,应对其油污、振动的使用环境,减小封装结构应力对压敏芯片的影响,采用芯片背面承压,与电路集成在一块陶瓷基板上,再同塑料外壳组装成完整传感器的封装方式。通过仿真软件辅助设计,研究了贴片胶、外壳以及基板对压敏芯片的影响,确定了最优封装结构和参数,封装样品经过测试全温区最大误差约为1.2%FS,满足使用需求,通过这种封装方式降低了传感器的尺寸和成本。