芯片叠层球栅阵列尺寸封装的焊球疲劳寿命预测

应用弹粘塑性有限元法对芯片叠层球栅阵列尺寸封装的焊球,在热循环条件下(-40～125 C)进行了数值模拟,并在此基础上进行了可靠性分析.由于封装体内不同材料间热膨胀的不匹配会在焊球连接上产生很大的塑性形变.在热循环加载条件下,最终会萌生裂纹,致使整个芯片失效.本文基于ANSYS有限元分析软件,以塑性应变能作为研究对象,讨论了焊球的可靠性分析方法,最后利用子模型法探讨了网格的疏密对焊球寿命的影响.     

PBGA焊点形态参数对热疲劳寿命的影响

焊点形态参数直接影响ＳＭＴ焊点的可靠性,为了建立ＰＢＧＡ焊点形态参数与热疲劳寿命的关系,利用ＢＧＡ焊点成形软件得到焊点形态,采用ＰＢＧＡ阵列数学分析与关键焊点非线性有限元分析相结合的方法得到关键焊点内的最大总应变值,利用热疲劳寿命计算公式得到焊点的热疲劳寿命。通过分析和数据处理得到ＰＢＧＡ焊点形态参数与热疲劳寿命之间的关系曲线,并总结出焊点形态参数对热疲劳寿命的影响规律及它们的关系表达式。     

CCGA焊点热疲劳寿命统计分析与评价优化

通过对CCGA焊点形态参数与热疲劳寿命进行正交回归分析，得出了CCGA焊点形态主要参数与热疲劳寿命之间的关系表达式。利用得到的焊点形态参数与热疲劳寿命的关系表达式，采用优化程序对基于焊点热可靠性的焊点形态进行了评价优化，得到了优化后的焊点形态参数。     

CCGA焊点热疲劳寿命统计分析与评价优化

通过对 CCGA焊点形态参数与热疲劳寿命进行正交回归分析 ,得出了 CCGA焊点形态主要参数与热疲劳寿命之间的关系表达式。利用得到的焊点形态参数与热疲劳寿命的关系表达式 ,采用优化程序对基于焊点热可靠性的焊点形态进行了评价优化 ,得到了优化后的焊点形态参数。     

热振加载条件下电子封装结构的疲劳寿命分析

以包括塑料球栅阵列封装和单电源电平转换芯片封装结构的某基板为研究对象,为了计算其在热振耦合加载条件下的疲劳寿命,基于递增损伤叠加法提出了一种改进的热振耦合载荷作用下的疲劳寿命计算方法。该方法应用Anand统一粘塑性理论描述焊点材料在热循环加载条件下的力学行为,并基于热循环载荷频率修正后的Coffin-Manson方程计算热循环寿命。计算出不同温度环境中的随机振动损伤,以各温度在热循环载荷中所占的时间分数为权对各个随机振动损伤进行平均,将随机振动平均损伤与热循环损伤进行叠加,得到总损伤,进而得出疲劳寿命。研究结果表明,在一定的热振载荷加载条件下,研究对象的疲劳寿命满足使用要求。     

HPSN陶瓷球混合轴承疲劳寿命的探讨

根据混合轴承的破坏机理，在钢轴承使用寿命公式的基础上，对混合轴承的使用寿命进行探讨，推导出它的寿命公式。     

典型结构件疲劳寿命分析研究

为建立疲劳裂纹对典型结构件性能影响的机理性模型,解决疲劳分析问题,以飞机的典型部件机翼为研究对象,建立了机翼的变幅载荷谱.基于弹塑性断裂力学,进行了机翼裂纹的扩展分析,利用多自由度动态有限元解析理论,进行了机翼的工作状态模拟和疲劳断裂分析,并给出了裂纹寿命预测的公式以预测构件的裂纹寿命.     

应变滞后能损伤与Uddeholm法热疲劳寿命的相关性

采用应变能研究Uddeholm热疲劳结果表明,当材料的强度、塑性的配合使每一循环所受到的应变能损伤最小时,材料的热疲劳抗力最佳,且可根据材料的常规机械性能及物理性能,予测材料的热疲劳抗力。     

功率循环下CSP封装结构焊点的寿命预测分析

采用非线性有限元方法，分析了CSP封装形式的焊点在给定功率循环下的应力应变．单一内变量的统一粘塑性Anand本构方程，描述了63Sn37Pb焊料的粘塑性变形行为．考虑封装体内温度梯度的存在，更加真实地模拟芯片实际发热机制，采用间接法将CSP功率循环模拟方法具体分为瞬态热分析和热应力分析两个阶段．热分析得到的温度场分布结果作为热应力分析的栽荷．通过基于以能量为基础的疲劳寿命预测公式预测焊点的失效循环数．对1／8CSP模型作寿命预测，并和简化模型作比较分析．结果表明，两者焊球温度分布和等效应力基本一致，焊球失效循环数相差不起过5％．     

基于断裂力学的钢梁整体节点疲劳寿命分析

利用ANSYS软件构建有限元分析模型，结合断裂力学相关理论对整体节点模型的疲劳寿命进行估算。以为此基础，分析论证了整体节点模型的疲劳可靠性。     

子模型法预测BGA封装中焊球的疲劳寿命

采用子模型法分析BGA在加速温度循环条件(-25~125℃)下的变形情况,并用Darveaux能量法预测疲劳寿命.首先,建立一个包含多个焊球的粗糙模型,分析其在热循环载荷中由于芯片和基板之间热膨胀系数不同导致的变形情况,确定关键焊球(最容易失效的焊球);然后,将其结果作为边界条件施加在详细建模的子模型中(该子模型包含关键焊球),用以研究焊球周围组件的变形情况;最后,计算疲劳失效循环次数.研究证明:与传统的方法比较,子模型法在计算机计算能力有限的条件下能够提供更为准确的疲劳寿命预测.     

考虑残余应力的焊接节点疲劳寿命有限元分析

为研究残余应力对焊接结构疲劳性能的影响,基于热力耦合计算方法建立了热弹塑性有限元模型,模拟T型节点焊接全过程及焊后热处理的温度场与应力场。基于扩展有限元法建立T型焊接节点断裂力学数值模型,将焊接应力场作为初始条件引入模型并分析其对疲劳裂纹动态扩展行为的影响。结果表明,未考虑残余应力时,焊接节点疲劳裂纹向焊缝两端均匀发展,裂纹扩展形式与试验结果不符;焊后热处理可以显著降低焊接产生的高拉伸应力和压缩应力,但对疲劳寿命的增幅较小,仅为6.1%;考虑残余应力后疲劳裂纹扩展路径与试验更为接近,焊接结构有限元模拟应考虑焊接残余应力对疲劳裂纹扩展路径的影响。     

镶套支承辊有限元分析及疲劳寿命研究

本文以镶套支承辊为研究对象,应用大型有限元软件ABAQUS对支承辊进行了数值模拟。对不同套厚及不同过盈量下的支承辊应力应变场进行了对比分析,这两个参数的选择对镶套支承辊的应用具有重要指导意义。最后,根据辊套的应力应变曲线,估算了镶套支承辊的疲劳寿命。     

Finite element analysis of contact fatigue and bending fatigue of a theoretical assembling straight bevel gear pair

The aim of this work is to propose a 3D FE model of a theoretical assembling straight bevel gear pair to analyze the contact fatigue on the tooth surface and the bending fatigue in the tooth root. Based on the cumulative fatigue criterion and the stress-life equation, the key meshing states of the gear pair were investigated for the contact fatigue and the bending fatigue. Then, the reliability of the proposed model was proved by comparing the calculation result with the simulation result. Further study was performed to analyze the variation of the contact fatigue stress and the bending fatigue stress under different loads. Furthermore, the roles of the driving pinion and the driven gear pair were evaluated in the fatigue life of the straight bevel gear pair and the main fatigue failure mode was determined for the significant gear. The results show that the fatigue failure of the driving pinion is the main fatigue failure for the straight bevel gear pair and the bending fatigue failure is the main fatigue failure for the driving pinion.     

血管支架疲劳寿命分析

为了对血管支架的疲劳寿命进行评估,本文建立动脉管壁/血液耦合模型,采用有限元法,利用AN-SYS有限元分析软件,对植入支架后的血管内血流动力学、以及血液对植入支架的血管内壁的作用整个过程进行了模拟分析,实现了结构分析和流体分析的耦合计算,得到了在周期性正弦血流的条件下流固耦合过程的数值结果.由流固耦合结果及304不锈钢高周疲劳的S-N曲线对血管支架的疲劳寿命进行了评估.模拟结果显示,血流对支架产生周期性的应力,此周期性应力影响血管支架的疲劳寿命.     

钢包回转台连杆的强度有限元分析

在冶金设备钢包回转台的使用过程中,左右对称的两个连杆会因工况较差而经常损坏。为了掌握连杆的损坏原因,采用Pr0／ENGlNEERWildfire软件建立了钢包回转台右连杆的三维模型,采用ANSYS软件对钢包回转台右连杆在承栽450t钢水罐时进行了强度有限元分析,得出了相应的位移图、应力图以及应变图,找到了相应的位移、应力以及应变的分布规律。钢包回转台右连杆的有限元数值模拟结果为钢包回转台的改进提供了重要的参考依据。     

Thermal performance analysis of LED with multichips

The package and system level temperature and thermal stress distributions of 10 W light emitting diode (LED) with 4 chips and 100 W LED with 100 chips were investigated using finite element analysis. The chips were arranged on a Si sheet which is soldered on the copper/diamond composite slug with very high conductivity. The experimental results show that the maximal temperature appears in the chips of both two high power LEDs packages. Compared with the 10 W LEDs package with 4 chips array, the heat issue caused by stacking and coupling of the heat in 100 W LEDs package with 100 chips array is more serious. The chip temperature in the center of the array is much higher, and it decreases with the distance between the chip and the center of LEDs increases. Great thermal stress lies between the chips and the solder, which will reduce the reliability of the package.     

微电子封装中焊锡接点的界面应力奇异性

采用界面力学理论计算了不同形状的含铅/无铅焊锡接点界面应力奇异性指数,建立了焊锡接点的有限元模型,计算了线弹性、弹塑性和Johnson-cook材料模型的界面应力分布.结果表明:随着焊锡接点接触角的增加,界面应力奇异性增强;Sn37Pb/Cu界面比Sn3.5Ag/Cu和Sn3.0Ag0.5Cu/Cu界面的应力奇异性明显;弹塑性变形和应变率效应降低界面应力.