热、振及热振耦合条件下塑封球栅阵列含铅焊点失效分析

对塑封球栅阵列封装器件进行了热循环、随机振动以及热振耦合试验,在3种试验条件下测试Sn37Pb焊点的寿命,并对3种载荷条件下失效焊点位置的分布规律以及焊点的失效模式进行对比分析.结果表明,塑封球栅阵列封装焊点在热振耦合试验中的寿命明显小于热循环以及随机振动试验的寿命结果.热循环、随机振动条件下越靠近测试板中心位置,器件的焊点越容易发生破坏,而热振耦合试验中不同位置上器件的失效焊点数比较接近.此外,热循环条件下破坏模式主要表现为钎料内部的韧性断裂,随机振动条件下主要为界面金属间化合物层内的脆性断裂,而热振耦合条件下这两种破坏模式均有发生.

基本解法在三维涂层结构温度场中的应用

研究三维涂层结构温度场问题的基本解法,给出求解此类问题的新途径,同时也拓展了基本解法的应用范围.对结构厚度小到1×10-10的涂层结构温度场问题进行了研究,所取得的数值结果与精确解相当地吻合,表明基本解法是求解涂层结构温度场问题的强有力工具,且方法简单、易于程序设计.

基于RVE-子模型法的多尺度封装结构分析方法

电子封装结构具有典型的几何多尺度特征,由于大尺寸结构和小尺寸结构在同一个数值模型中,数值分析时需要划分大量单元,导致计算成本高,有时甚至无法计算。本文针对电子封装中的几何多尺度结构提出一种RVE-子模型法,对封装结构中典型的周期性多尺度结构建立等效模型,采用直接平均理论得到RVE本构,并赋给所建立的等效模型。基于子模型理论,将重点关注位置建立精细模型,以得到关键位置的准确应力应变场。该方法不仅将宏微观尺度分离,又能保证其相互耦合关系,保证模型计算精度的同时又减小计算规模,适用于求解多尺度模型关键位置的应力应变响应。算例表明,RVE-子模型法可以高效率的分析电子封装结构中的多尺度问题。

直接多级有限元法在多尺度封装结构中的应用

近年来,均质化方法被广泛用于电子封装结构的数值仿真。然而,目前这些方法只考虑材料的线弹性特性,对于封装结构中表现出非线性行为的材料,仅考虑均质化结构线弹性的等效参数可能会引起较大的误差。本文基于直接多级有限元(Direct multilevel Finite Element,DFE)方法,提出了一种能够用于封装结构多尺度仿真的DFE-子模型方法。该方法不仅可以考虑等效材料的线弹性特性,又可以对封装结构中材料的非线性行为进行分析。数值结果表明,该方法可以有效的分析电子封装结构中的多尺度问题。

用于分析电子封装结构的有限元-边界元耦合方法研究

随着封装密度增加和功能的多样化,封装结构呈现出明显的跨尺度特征,这给封装结构的数值分析和设计带来了巨大的挑战。针对具有跨尺度特征的电子封装结构,本文提出了一种基于ABAQUS的有限元法(FEM)和边界元法(BEM)的耦合方法。在耦合方案分析中,根据结构的几何特征、材料属性等,将整个求解域分成有限元(FE)域和边界元(BE)域。有限元法用于分析具有非线性或非均匀特性的子域,而具有线性特征或不重要的区域则由边界元法求解。将整体模型中的BE部分定义为有限元法的一个超单元(ABAQUS中的用户自定义单元),利用边界元代码计算其等效刚度和界面处的等效载荷,并由用户子程序UEL组装到有限元系统中。两个数值算例表明该方案的计算结果与参考结果吻合较好,从而验证了该方法的准确性和有效性。

改进的基本解法在薄体各向异性位势Cauchy问题中的应用

该文提出一种改进的基本解法,应用于薄体各向异性位势边界条件识别反问题的研究。基本解法求解反问题所产生的线性系统往往是高度病态的,我们采用截断奇异值分解方法来求解,广义交叉校验准则用来确定正则化参数。正则化方法的使用大大地拓展了源点与真实边界间距离的选取范围,同时有效地降低了解的精度对"距离选择"的敏感度。算例的数值实验表明,该文方法简单、效率高,即使薄体结构的厚度小到纳米级,仍然可获得非常高精度的数值解。该文为二维薄体各向异性位势反问题的研究开辟了新的途径,也拓展了基本解法的应用领域。