基于子結(jié)構(gòu)法的板級(jí)pop跌落沖擊可靠性分析研究(編輯修改稿)
2025-06-07 00:46 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 PCB 方向上的法向應(yīng)力 SZ來評(píng)價(jià)焊點(diǎn)在跌落沖擊中的可靠性。 對(duì) U8進(jìn)行子結(jié)構(gòu)跌落仿真分析，得到 U8內(nèi)部所以節(jié)點(diǎn)解。圖 36， 37分別為 U8處 PoP上下層焊點(diǎn)應(yīng)力最大時(shí)刻應(yīng)力分布云圖。 22 有圖可知，頂層封裝和底層封裝最大應(yīng)力都位于封裝體對(duì)角線上距離封裝體中心最遠(yuǎn)位置（ DNP）的焊點(diǎn)上。 三、基于 子結(jié)構(gòu) 法 整體 模型跌落分析 圖 36底層焊點(diǎn)應(yīng)力最大時(shí)刻應(yīng)力分布 圖 37頂層焊點(diǎn)應(yīng)力最大時(shí)刻應(yīng)力分布 23 如圖 38所示底層和頂層應(yīng)力最大應(yīng)力節(jié)點(diǎn)跌落沖擊過程中的動(dòng)態(tài)應(yīng)力曲線 。 從圖可以看出 ， 焊點(diǎn)應(yīng)力隨時(shí)間變化而變化 ， 底層封裝焊點(diǎn)應(yīng)力遠(yuǎn)大于頂層封裝焊點(diǎn)最大應(yīng)力 ， 說明 U8底層 DNP焊點(diǎn)為整個(gè) PoP關(guān)鍵焊點(diǎn) 。 三、基于 子結(jié)構(gòu) 法 整體 模型跌落分析 圖 38 跌落沖擊過程中的動(dòng)態(tài)應(yīng)力曲線 24 。圖 39和圖 310分別給出了 U14和 U13底層焊點(diǎn)應(yīng)力最大時(shí)刻焊點(diǎn)分布云圖，由圖可以看出，無(wú)論是 U13還是 U14，最外層陣列角落焊點(diǎn)都遭受跌落沖擊載荷過程中較大的應(yīng)力。 三、基于 子結(jié)構(gòu) 法 整體 模型跌落分析 圖 39 U14焊點(diǎn)最大應(yīng)力云圖 圖 310 U13焊點(diǎn)最大應(yīng)力云圖 25 三、基于 子結(jié)構(gòu) 法 整體 模型跌落分析 比較 U U1 U13的跌落沖擊受力情況可知， U8焊點(diǎn)最大應(yīng)力為 382MPa， U13焊點(diǎn)最大應(yīng)力為 318MPa， U14焊點(diǎn)最大應(yīng)力 336MPa，并且 U8應(yīng)力峰值和 PCB板的變形峰值在時(shí)間上具有同步性，綜合以上仿真結(jié)果，因此得出結(jié)論：在跌落沖擊中， PCB上最容易引起元件失效的位置是 PCB中心變形最大的區(qū)域， U8底層 DNP焊點(diǎn)是整個(gè) PCB關(guān)鍵焊點(diǎn)，該仿真結(jié)果與 DongKil Shin[23]所做實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致。 26 3）仿真結(jié)果比較 為進(jìn)一步驗(yàn)證子結(jié)構(gòu)跌落仿真分析計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性，比較常規(guī)有限元法與子結(jié)構(gòu)方法仿真結(jié)果。以 U1關(guān)鍵焊點(diǎn)最大應(yīng)力為比較對(duì)象。 表 31給出了 U8子結(jié)構(gòu)方法與整體有限元方法仿真結(jié)果一些基本信息。 三、基于 子結(jié)構(gòu) 法 整體 模型跌落分析 表 31子結(jié)構(gòu)方法與常規(guī)有限元方法仿真結(jié)果對(duì)比 27 考慮應(yīng)變率的本構(gòu)模型 ANSYS中可采用二種材料選項(xiàng)，即在 Perzyna模型和Peirce模型中引入應(yīng)變率效應(yīng)，來模擬材料的時(shí)間相關(guān)響應(yīng)。論文焊點(diǎn)材料采用 Peirce本構(gòu)方程材料模型，以描述焊點(diǎn)在高沖擊載荷下的應(yīng)變率特性。 Peirce本構(gòu)方程其基本形式為： 其中， 為屈服應(yīng)力， 為等效塑性應(yīng)變率， 應(yīng)變率強(qiáng)化參數(shù)， r為粘塑性材料參數(shù)。 stmpl ?????????? ?? ?1四、考慮焊點(diǎn)應(yīng)變率效應(yīng)板級(jí) PoP跌落分析 st? pl?? m28 有限元模型 在跌落沖擊中， PCB中心 U8所受應(yīng)力最大， U8焊點(diǎn)可靠性是整個(gè) PCB可靠性的決定性因素。因此以下將以貼裝在PCB中心的 PoP為研究對(duì)象，研究考慮了焊點(diǎn)應(yīng)變率效應(yīng)的PoP跌落沖擊性能。出于運(yùn)算規(guī)模的考慮，對(duì) U8處焊點(diǎn)進(jìn)行了細(xì)化，以對(duì)焊點(diǎn)進(jìn)行徹底研究，其他區(qū)域的封裝體視作等效質(zhì)量的一塊實(shí)體 [50]。 四、考慮焊點(diǎn)應(yīng)變率效應(yīng)板級(jí) PoP跌落分析 29 四、考慮焊點(diǎn)應(yīng)變率效應(yīng)板級(jí) PoP跌落分析 板級(jí) PoP組件跌落有限元模型及局部模型如圖 41所示。 圖 41 有限元模型 30 四、考慮焊點(diǎn)應(yīng)變率效應(yīng)板級(jí) PoP跌落分析 本部分子結(jié)構(gòu)計(jì)算過程如前所述子結(jié)構(gòu)計(jì)算過程相同，在生成部分將 U8以外部分生成超單元，使用部分組裝 U8內(nèi)部單元和超單元進(jìn)行求解。使用部分子結(jié)構(gòu)計(jì)算模型如圖42所示 。 圖 42 子結(jié)構(gòu)使用部分計(jì)算模型 31 四、考慮焊點(diǎn)應(yīng)變率效應(yīng)板級(jí) PoP跌落分析 仿真結(jié)果分析 圖 43所示為焊點(diǎn)應(yīng)力最大時(shí)刻應(yīng)力分布云圖 ，同前面分析結(jié)果一樣 ， 當(dāng)考慮焊點(diǎn)應(yīng)變率效應(yīng)時(shí) ，其最大應(yīng)力位于 PoP底層DNP焊點(diǎn) （ 距離器件中心最遠(yuǎn)焊點(diǎn) ） 上 。 圖 43 焊點(diǎn)應(yīng)力最大時(shí)刻應(yīng)力分布云 32
試題試卷相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號(hào)-1