CBGA组件热变形的2D-Plane 42模型有限元分析

本文介绍有限元中的 2D Plane4 2模型在CBGA组件热变形中的应用 ,利用有限元的模拟CBGA组件的应变、应力的分布 ,通过模拟表明有限元法是研究微电子封装中BGA焊点、CBGA组件的可靠性的方法     

复合球栅阵列CBGA封装器件热循环损伤的有限元模拟

用粘塑性的本构方程描述62Sn39Pb2Ag和96.5Sn3.5Ag两种常用焊料的材料模式，使用通用的有限元分析软件ANSYS模拟了CBGA（Ceramic Ball Grid Array）封装器件焊球阵列应力应变的分布以及塑性功的积累，基于Darveaux等人提出来的塑性能量积累损伤方程，从热循环损伤的角度考察了焊点的可靠性，并对单一焊点阵列器件和复合焊点阵列封装器件的性能进行了比较。     

Flip Chip焊点振动疲劳寿命预测模型

应用超单元技术并结合局部／整体三维有限元模型,以Flip Chip封装体系为例,对Flip Chip焊点的振动疲劳可靠性问题进行研究,基于三带技术和高周疲劳关系式,提出了Flip Chip典型焊点的随机振动环境中的振动疲劳寿命预测模型,并把预测得到的振动疲劳寿命和热疲劳寿命进行比较,证实了振动疲劳对Flip Chip焊点寿命影响的重要性。利用应力／应变分析结果,确定了焊点裂缝易产生区。     

跌落冲击载荷下POP封装动力特性研究

基于JEDEC标准,采用ABAQUS软件建立了具有5个POP封装组件的三维有限元模型,通过试验验证了模型的准确性,讨论了PCB板阻尼、焊点形状、焊点材料及焊点直径对该封装组件在跌落冲击过程中动态响应的影响.结果表明：POP封装组件关键焊点的最大法向拉应力随PCB阻尼和焊点直径的增大而减小;截顶球形焊点最大法向拉应力都大于柱形焊点的最大法向拉应力;无铅焊料焊点最大拉应力大于锡铅焊料焊点最大拉应力,而对于无铅焊料,角焊点最大拉应力随着含锡量的增加而减小.     

基于微电子封装焊点超声图像边缘效应分析的可靠性无损评价方法

封装技术的集成化与小型化对封装内部焊点的无损评价方法提出了更高的要求。为研究微电子封装中焊点的可靠性问题,提出了一种基于微电子封装焊点超声图像边缘效应分析的可靠性无损评价方法。首先,设计并制造了装载有倒装芯片封装的试验样板,并利用热循环加速试验对样板进行老化处理。每4个试验周期,样板取出进行超声数据采集以监测焊点退化。其次,通过有限元仿真深入研究了超声波在电子封装内部的传播机制,建立了焊点超声图像几何特征与焊点实际物理特征之间的定性定量关系。在该理论基础上,提出一种焊点超声图像边缘提取算法,优化了焊点超声图像中心区域的定位。最后,通过焊点图像中心区域的亮度变化,确定了不同位置焊点的失效周期。利用均方根误差作为评价指标,将研究结果与以往方法进行了对比。结果表明：所提出的边缘检测算法在处理低质量焊点图像时,表现出显著的优势,具有良好的抗噪性能,能够得到清晰的单像素边缘;在焊点可靠性评价中,相较于以往的方法,均方根误差从137.11增强至41.23,检测精度提高了69.96%,大幅提升了焊点可靠性评价的准确性。这为微电子封装焊点的无损评价提供了有力的理论支持。     

低银Sn1.0Ag0.5Cu焊点疲劳寿命预测

基于Garofalo-Arrhenius蠕变模型,采用有限元法模拟WLCSP 5×6器件低银Sn1.0Ag0.5Cu无铅焊点的应力-应变响应,并借助蠕变应变疲劳寿命预测模型计算Sn1.0Ag0.5Cu焊点疲劳寿命.结果表明:在交变的温度循环载荷作用下,整个电子器件出现明显的翘曲现象,中心焊点的应力-应变最小,从中心到拐角焊点应力-应变逐渐增加,拐角焊点应力-应变最大.随着服役时间的增加,焊点内部的蠕变应变显著增加.计算Sn3.0Ag0.5Cu,Sn1.0Ag0.5Cu和Sn37Pb三种焊点的疲劳寿命,发现Sn3.0Ag0.5Cu焊点疲劳寿命明显高于另外2种焊点,Sn1.0Ag0.5Cu和Sn37Pb焊点的疲劳寿命相当.证明了低银Sn1.0Ag0.5Cu无铅钎料可以代替Sn37Pb钎料应用于电子封装,研究结果为低银无铅钎料和焊点可靠性的研究提供了理论支撑.     

跌落/冲击过程中印刷电路板的有限元模拟

封装的可靠性是保证器件稳定,且发挥正常功能的重要性能。建立了PCB板及封装件的三维有限元分析模型,采用Input-G方法模拟封装整个跌落过程,计算PCB板的动力学响应,研究了影响跌落实验的各个参数。将Input-G简化模型与带焊点的模型模拟结果进行对比分析,模拟分析表明Input-G简化模型可以大大节约计算时间,提高工作效率。对于PCB板而言,利用Input-G简化模型来研究其上的动力学响应是可行的。     

跌落/冲击过程中PCB板的有限元模拟

封装的可靠性是保证器件稳定,且发挥正常功能的重要性能。建立了PCB板及封装件的三维有限元分析模型,采用Input-G方法模拟封装整个跌落过程,计算PCB板的动力学响应,研究了影响跌落实验的各个参数。将Input-G简化模型与带焊点的模型模拟结果进行对比分析,模拟分析表明：Input-G简化模型可以大大节约计算时间,提高工作效率。对于PCB板而言,利用Input-G简化模型来研究其上的动力学响应是可行的。     

球栅阵列封装板级跌落试验与有限元分析

通过板级跌落试验研究球栅阵列(BGA)封装在冲击脉冲下的动态响应和失效模式,并运用有限元软件ABAQUS对跌落过程进行模拟。模拟计算结果与实验结果一致,应力最大值出现在最外围拐角焊点与印刷电路板PCB侧焊盘的连接处,剥离应力是导致焊点裂纹萌生、扩展最终完全断裂的主要原因。此外,研究了外围尺寸相同的3种不同焊点分布对PCB挠度和最外围拐角焊点剥离应力的影响,结果表明:焊点分布对PCB挠度影响较小;外围焊点分布密度显著影响最外围拐角焊点的剥离应力。     

无铅BGA封装可靠性的跌落试验及焊接界面微区分析

通过进行BGA封装的可靠性力学试验(高加速度跌落试验),研究了机械冲击和应力对无铅BGA封装焊点的可靠性的影响,并通过对失效BGA封装焊点的微观结构和成分的SEM/EDX分析,寻找影响焊点可靠性的主要因素,研究结果表明,焊点的失效模式较为复杂,而在多数情况下,焊点的疲劳失效与焊接界面处的金属间化合物IMC层断裂有关,并对无铅焊料IMC的性质也作了研究.     

棒材热轧过程的三维温度场有限元分析

基于有限元分析软件MARC,采用更新的Lagrange法描述的热力耦合大变形弹塑性有限元模型和四面体等参单元技术,考虑接触界面传热,对棒材热轧成形工序进行了三维温度场模拟。模拟结果表明：在轧件开始咬入与轧辊接触后,轧件表面的温度与应力急剧上升;由于接触摩擦与塑性变形功转化为热量,轧件在开始轧制时表面温度升高,进入粘着区后,由于摩擦消失,轧件表面温度略有下降,进入后滑区后,先略有回升接着平缓下降;由表及里,轧件的温度逐步降低。     

船体板残余应力筛降后的平均应力-平均应变曲线

分析了船体中矩形板残余应力的筛降,得到了在受拉和受压情况下筛降水平的计算公式,并用有限元程序验证了公式的有效性.分析了残余应力筛降后板的平均应力-平均应变关系,采用两种方法分别得到了板的平均应力-平均应变关系的表达式,有限元法计算结果表明,方法2比方法1更合理.     

Cranial design and function in a large theropod dinosaur

Finite element analysis (FEA) is used by industrial designers and biomechanicists to estimate the performance of engineered structures or human skeletal and soft tissues subjected to varying regimes of stress and strain. FEA is rarely applied to problems of biomechanical design in animals, despite its potential to inform structure-function analysis. Non-invasive techniques such as computed tomography scans can be used to generate accurate three-dimensional images of structures, such as skulls, which can form the basis of an accurate finite element model. Here we have applied this technique to the long skull of the large carnivorous theropod dinosaur Allosaurus fragilis. We have generated the most geometrically complete and complex FEA model of the skull of any extinct or extant organism and used this to test its mechanical properties and examine, in a quantitative way, long-held hypotheses concerning overall shape and function. The combination of a weak muscle-driven bite force, a very 'light' and 'open' skull architecture and unusually high cranial strength, suggests a very specific feeding behaviour for this animal. These results demonstrate simply the inherent potential of FEA for testing mechanical behaviour in fossils in ways that, until now, have been impossible.     

A study of residual stress field in whisker reinforced metallic composite by using 3-D FEM

Thermal residual stress/strain field in the vicinity of interface in the thin foil specimen of a whisker reinforced metallic composite was studied with 3-dimensional finite element method (3-D FEM) for the first time. The stress/strain distribution across the interface between the whisker and the matrix shows that the thermal stress/strain field in the matrix extends to a large area from the interface. The effect of surface relaxation on the strain/stress was investigated. The displacement field calculated with 3-D FEM was used in the simulation of LACBED pattern. Good fit was found between the simulated pattern and the experimental one. Foundation item: Supported by the National Natural Science Foundation of China (59471070) Biography: Li Xue-bin (1975-), male, Master candidate, Research direction: materials physics.     

基于确定性力学的破碎机齿板应力和应变有限元仿真研究

应用确定性力学方法,对齿板应力和应变进行了有限元仿真研究,通过对仿真结果的分析,认为基于确定性力学的齿板应力和应变仿真只能部分反映其真实受力状态,齿板类零件在有限元仿真中的载荷施加方法应进一步研究,以真实地反映齿板在实际工况下的受力情况．     

碳纤维板-混凝土界面黏结性能的试验研究与有限元分析

碳纤维板与混凝土的界面黏结性能是碳纤维加固混凝土结构的关键性能之一,对加固结构的力学行为和破坏形态等有着重要影响.进行了4个试件的碳纤维板-混凝土黏结双面剪切试验,研究了设置不同粘贴长度的试件的界面力学行为和破坏模式,分析了黏结长度对界面极限承载力和应力分布的影响.试验结果表明:加载点附近应力远大于端部应力,板端黏结界面剪应力沿板长方向大致呈指数衰减分布.在试验研究基础上,在ANSYS中采用正交弹簧单元组模拟界面黏结,建立了试件的有限元模型,并采用试验分析得到的局部黏结滑移曲线关系作为有限元模型中的界面弹簧单元刚度,计算发现有限元分析结果和试验结果比较吻合,从而验证了本文有限元模型的有效性.以本文试验得到的黏结滑移曲线关系为基础,通过拟合得到了基于几种经典黏结滑移本构形式的界面本构模型.试验及有限元分析表明:当拉伸应力超过碳纤维板强度的24%时,碳板已开始从混凝土表面剥离.为保证充分利用碳纤维板的强度,应采用可靠锚具对碳纤维板进行锚固.     

高边坡节理岩体地质力学模型试验研究

按弹塑性体相似判据和破坏阶段相似判据确立相似常数,模拟山体形态、结构面和岩石物理力学性质、地应力、边界条件和埋设测点,建立三维模型,模拟开挖卸荷过程,监测边坡形态、地应力释放和山体应变,认识到边坡变形的主要因素、变形延时和变形量、变形与就算力释放的关系及山体应力应变明显变化的范围     

大应变切削制备纳米晶/超细晶切屑形成机理的有限元研究

本文建立了大负前角和钝圆半径联合作用的大应变切削模型,采用有限元Deform分析软件模拟较低的切削速度下,刀具前角和钝圆半径对切屑形态、应力、应变、应变速率、切削温度和切削力的影响。实验结果显示,随着刀具前角的减小和钝圆半径的增加,切削变形区中等效应变、应力、应变速率、切削温度和切削力均有一定程度的增加,且刀具前角相比钝圆半径具有更加重要的影响,而负前角切削时,钝圆半径的作用明显减弱。大负前角低速切削条件下,切屑在相对低的温度、较高的应变速率和应力下发生大剪切应变,形成具有纳米晶/超细晶结构和高硬度的切屑材料。     

大型工业轧机的三维板带轧制解析

针对传统理论的不足，并考虑到板带的横向流动，建立了板带轧制的三维解析模型，数值解析给出了单位轧制压力，出口断面形状，边部减薄及宽展等计算结果，且不同轧制条件下的计算实例与实际相吻合，表明所开发的三维程序适用于单机架或连轧机组等不同型式的宽、窄带钢轧制解析。