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题目:基于有限元的焊点冲击可靠性评价方法和案例研究

关键词:有限元分析,冲击载荷,焊点,可靠性评价

  摘要



        随着电子设备的广泛使用,冲击等环境因素对封装件的可靠性影响是不容忽视的,研究焊点在冲击载荷作用下的力学行为已经成为电子产品可靠性研究的一个重要课题。基于有限元分析的数值模拟方法与传统冲击/跌落试验方法相比具有节省费用、高效等优势,因此成为冲击载荷作用下焊点可靠性研究中的重点研究方向。

        本论文在构建整个分析流程的基础上,旨在解决使用有限元分析对板级产品在冲击载荷作用下进行焊点力学响应分析和可靠性评价的具有可操作性的技术细节问题。首先,本文对基于有限元对一般性动力学问题进行仿真分析的流程和步骤进行了研究,对于每一步骤的工作内容、有限元和工程力学理论依据进行了说明。对于冲击问题的主要有限元仿真方法进行了研究,并相应地说明了基于有限元的时域和频域分析冲击问题需求的量化方法和工程应用情况。尤其是给出了仿真分析过程中,不同有限元分析方法的优缺点、效率和工程局限性,增强了方法的可操作性。同时对焊点冲击寿命计算模型进行了研究,针对焊点在冲击载荷下主要失效模式、失效机理,结合有限元分析结果,形成完整的基于有限元数值模拟的焊点冲击响应求解的可操作性流程和量化模型。

        最后,以某公司对电路板组件在包装搬运过程中因冲击造成的封装器件损伤研究为背景,选取该电路板为分析对象,依据上述分析流程,建立了整板有限元模型并仿真分析了在冲击载荷作用下焊点局部应力,比较了不同求解方法对冲击响应分析结果的影响,为工程应用提供案例分析结果。本文通过案例研究,明确了使用有限元分析进行焊点在冲击载荷下可靠性评价和寿命估计过程中的技术细节问题,为工程实际应用提供了实践积累。