一、焊点热应力应变分析与HALT热循环温度剖面图优化（论文文献综述）
张鑫,韩建立,李永强,王瑶[1]（2021）在《基于有限元分析的弹载二次电源高加速寿命试验仿真模拟》文中进行了进一步梳理针对高加速寿命试验（high accelerated life test,HALT）开展难度大、设备要求高的特点,为获取某型导弹弹载电子设备温度工作极限,基于有限元理论在开展温度场分布和等效应力分析的良好效果,选取某型导弹导引头二次电源为研究对象,开展HALT仿真试验。首先,开展二次电源组件有限元分析,建立三维模型,定义材料参数,进行网格划分,设定边界条件。然后,按照二次电源组件HALT方案设计要求和温度分析理论,基于ANSYS软件开展组件的HALT仿真试验,得到组件在高、低温步进应力载荷下的温度梯度分布和等效应力分布。最后通过分析试验结果,确定二次电源组件高、低温工作极限范围。仿真试验表明,二次电源组件在高温135℃会因为焊点脱落发生失效,这为通过HALT仿真试验获取产品可靠性信息提供了新思路。
刘章强[2]（2020）在《CCGA封装器件焊接工艺技术研究》文中指出现代电子信息技术飞速发展,电子系统的小型化、高速化和高可靠性,要求电子元器件向着小型化和集成化转变,同时也促使了新的封装技术的不断出现和发展,这种趋势在逻辑和微处理器上特别明显,而CCGA封装具有更高的热可靠性,为了满足航天产品应用的需求,论文对CCGA封装器件的焊接工艺进行了研究。本文通过试验和仿真相结合的方法对CCGA装联过程中的工艺参数和流程进行了摸索和研究,其研究内容主要包括焊膏印刷工艺、再流曲线设置、加固工艺及焊点的可靠性分析,同时借助VS8光学体视显微镜、X-Ray检测仪、金相显微镜、扫描电子显微镜等设备对焊点的润湿和焊料与基板间的IMC厚度进行了观察和分析,以及利用ANSYS软件对CCGA焊点进行有限元仿真,分析其焊点在温度载荷下的应力分布情况,并对模型中的关键焊点进行了热疲劳寿命预测,用仿真和试验相结合的方法验证了其焊接工艺的可靠性。研究表明,焊接完成后,焊点空洞率不大于15%,且焊点的IMC厚度满足0.5μm4μm之间,其焊接工艺满足航天电子产品的工艺要求。
李政[3]（2019）在《弹载电子封装结构的热力耦合分析》文中认为随着航天技术的迅猛发展,弹载电子设备的工作环境愈加严酷,确保和提高电子器件在极端工作环境下的工作性能,成为实现导弹在复杂环境下整体高稳定性和可靠性的关键。开展高加速筛选试验可暴露结构薄弱环节,有效保证产品的可靠性。因此,分析研究电子器件内部热量传递以及应力应变响应特性和机理,获得筛选试验参数对电子器件响应特征的影响规律,可为有效的高加速筛选试验剖面设计提供理论支撑及指导。本论文基于传热学和力学理论,以复杂舱段内电子设备为研究对象,分别对板级和舱段级电子封装结构进行热响应特性及其影响规律研究,具体研究工作介绍如下:（1）对电子封装器件进行热—结构耦合分析时,首先依据傅里叶导热定律及热边界条件,计算得出结构内温度场分布规律,并将其作为载荷条件进行结构分析,得到器件应力应变响应特性,确定结构在热循环载荷条件下的危险位置,计算获得封装结构寿命。然后选取了一种典型的电子封装器件作为研究对象,通过仿真模拟与经典文献进行结果对比,来验证了其在热—结构耦合分析技术路线的合理性。（2）在Workbench中建立板级电子封装结构有限元分析模型并进行热—结构耦合分析,研究了热循环载荷下板级电路的温度场分布规律及应力应变响应特性。同时考虑了正常工作中芯片发热功率对板级电路热响应特性的影响并且通过考虑热循环加载条件修正后的Coffin-Manson方程计算其在实际工况下的疲劳寿命。（3）研究了不同温度剖面参数对板级电路的温度分布,应力应变响应的影响规律,确定不同载荷条件下结构危险位置,并基于考虑热循环加载条件修正后的Coffin-Manson方程,计算不同温度剖面参数下板级电子封装结构的疲劳寿命。（4）建立典型舱段的有限元模型,根据试验获得舱段表面在热循环载荷下的温度响应曲线,简化模型边界条件,分析典型舱段内重点关注的电路板温度场分布及应力应变响应特性。本论文的研究成果可以对高加速筛选试验方法的设计方案提供一定的参考。
邵陈希[4]（2016）在《电子器件传热特性研究及热疲劳分析》文中研究说明随着电子封装技术发展,电子器件高度集成化使得性能大幅提升,同时也带来了热流密度急剧增加。统计结果表明,约55%的电子器件失效是由热载荷引起的,尤其在恶劣工作环境下,电子器件热失效直接影响了系统可靠性。焊点热疲劳是电子器件封装结构热失效的主导因素,但是,目前电子器件的热特性与热疲劳寿命之间的内在关系并不清晰,尤其是热循环载荷过程中流场、温度场、应力场之间耦合作用的研究还相对薄弱。为此,本文开展了热循环载荷下BGA封装体传热及热应力的模拟研究和电了器件热疲劳寿命影响因素分析。另外,开展了极地环境对固态硬盘传热特性影响的测试实验研究。为深入了解电子器件工作时元器件级元件的传热特性,本文构建了热循环条件下球栅阵列（BGA）封装体传热和应力耦合的非稳态理论模型,研究工作过程中流场、温度场、应力场的动态变化,并采用有限元方法进行数值求解,分析了热循环载荷对器件所处物理场的影响。在该模型中,采用器件自身发热功率随时间变化来实现循环热载荷。研究结果表明,热循环过程中,BGA封装体最高温点均位于作为热源的芯片上,承受应力最大点位于阵列最外拐点与上下侧材料的连接部位。为分析电子器件工作时的环境及功耗参数对电子器件热疲劳寿命的影响,基于BGA封装体数值模型计算结果,采用Darveaux能量方法预测BGA封装体焊点热疲劳寿命,分析了环境因素以及功耗参数对焊点热疲劳寿命的影响。研究结果表明,BGA封装体中寿命最短的关键焊点位于焊点阵列最外拐点处,其内部产生的断裂裂纹将出现在焊点与硅芯片接触的上表面部位。功耗上升、功率转换时间缩短、环境温度上升、环境气压下降都会导致BGA封装体中关键焊点热疲劳寿命缩短。其中,功耗和环境温度对关键焊点热疲劳寿命的影响明显,功率转换时间以及环境气压对关键焊点热疲劳寿命的影响相对较小。相同环境条件,功耗由20MW/m3上升到1OOMW/m3,寿命减小10730倍；相同功耗条件,环境温度由-20℃C上升到20℃C时,寿命减小107倍,环境气压由1bar下降到0.1bar,其寿命减小37.4%。针对电子器件在极地环境的特殊应用,本文设计并搭建了极地环境模拟系统,开展了固态硬盘工作过程中传热性能测试实验。实验中,硬盘的工作状态分为待机、读写,对硬盘在极地环境下传热行为进行测试并记录硬盘在待机、读写等工作状态下的温度动态变化。研究结果表明,硬盘主板在不同工作状态皆呈现温度不均匀现象。待机和读写状态硬盘主板最大温差分别为2。C和5℃。在极地环境（13℃,0.55bar）下,待机状态（硬盘功耗0.5W）芯片温升约为8℃,工作状态（硬盘功耗2W）芯片温升约为14℃C。在相同的环境空气温度条件下,当环境气压从0.95bar下降到0.15bar,待机状态下硬盘芯片处温升增加1.5℃,工作状态下硬盘芯片处温升增加2.5℃。
郭祥辉[5]（2015）在《电子封装结构超声显微检测与热疲劳损伤评估》文中研究表明随着21世纪3D封装时代的到来，微电子产品功能多样化及结构小型化，使得电子封装器件的功率密度越来越大、内部结构越来越复杂，热管理问题越加严重。研究表明，微电子产品的失效率随温度的升高呈指数增长，微电子产品的工作温度每升高10℃，其失效率增加一倍；据统计，55%的电子产品失效是由于温度过高引起的，热失效已经成为电子产品的主要失效形式。从物理上看，电子封装结构是电子元器件实现电子电路功能的物理载体，使用过程中由于温度分布不均以及热膨胀系数不匹配，在封装结构内形成热应力场，当热应力大于材料失效临界值时，便导致电子封装内部出现裂纹、分层等缺陷。为提高电子封装结构的可靠性，应及时发现封装结构中的缺陷损伤，并探究这些缺陷在使用过程中的发展和演化规律，在这些缺陷导致灾难性事故之前采取措施，防止或减少损失，这牵涉到对电子封装结构缺陷进行检测以及对其疲劳损伤进行评估。电子封装结构中不同类型的缺陷和不同位置的缺陷，对电子器件性能的影响程度和影响概率是不同的，有必要研究缺陷形态和位置对电子封装结构可靠性的影响。首先，利用超声显微检测方法可以对缺陷的位置、类型、尺寸作出定量的描述。另外，通过电子封装结构的热力学分析与计算可以获得温度场分布，这样可以将缺陷状态与温度场作为已知量，建模计算缺陷附近的应力场分布状态，通过分析不同缺陷对封装结构温度场分布以及缺陷附近热应力大小对于结构强度的影响来定义关键缺陷。然后对关键缺陷进行规范化处理，寻找缺陷类型、位置对电子封装结构可靠性影响规律。本文综合超声显微检测技术、有限元建模仿真以及热疲劳损伤理论，提出了一种基于失效物理的电子封装结构热疲劳损伤评估方法。结合能量型热疲劳模型与非平衡统计疲劳损伤理论，给出了热循环作用下电子封装结构裂纹演化规律。并利用加速寿命试验和超声显微无损检测技术对热疲劳损伤评估结果进行了验证。主要研究内容如下：（1）依据超声显微检测基本原理以及超声扫查成像原理和方法，对超声显微扫查系统开展了研制工作，设计了超声显微扫查系统的硬件框架结构、软件操作界面等。然后利用瑞利准则和斯派罗准则对超声显微系统横向分辨率进行理论分析，以及超声波频率与穿透深度之间的关系进行分析。采用全波数据采集存储技术和频域成像相结合的方法，提高了电子封装结构物理缺陷的检出率和检测分辨率。最后利用该系统检测了几种典型电子封装结构的内部尺寸特征以及缺陷扩展变化。（2）基于温度场理论和热应力理论，利用有限元模拟的方法研究了不同缺陷对电子封装结构内部温度场与热应力场的影响。因此，首先利用有限元分析软件ANSYSWorkbench建立了电子封装结构的基本模型，模拟了不同热生成率条件下封装结构的温度场，模拟了不同封装材料（不同热传导材料）对温度场分布的影响；然后将温度场结果作为载荷对封装结构进行热应力分析，同时模拟了-65℃-150℃热循环过程中封装结构的热应力变化情况；最后，模拟不同缺陷类型和缺陷大小对封装结构温度场和热应力场的影响。为研究恶劣环境下封装结构的可靠性分析提供一定的参考依据。（3）研究了电子封装结构热疲劳损伤评估方法。首先，利用失效机理基本模型形成基于失效物理的电子封装结构可靠性评估方法。然后对电子封装结构疲劳损伤失效模型进行了研究，分析归纳了几种典型的疲劳损伤失效模型；最后，综合超声显微检测技术、有限元建模仿真以及热疲劳损伤理论，提出了一种基于失效物理的电子封装结构热疲劳损伤评估方法，可用于研究温度载荷对电子封装结构缺陷演化规律的影响以及电子封装结构热疲劳损伤评估与可靠性预测。（4）基于电子封装结构热疲劳失效机理，结合能量型热疲劳模型与非平衡统计疲劳损伤理论，给出了热循环作用下电子封装结构裂纹演化规律，并利用电子封装结构热循环实验和超声显微检测技术对裂纹扩展规律进行试验验证。首先，分析了电子封装结构热疲劳失效机理，结合能量型热疲劳模型与非平衡统计疲劳损伤理论，建立了电子封装结构热疲劳失效模型。然后，利用建立的热疲劳失效模型对塑料电子封装结构内裂纹扩展规律进行理论评估，并利用加速寿命模型计算了热可靠性实验加速因子。最后根据MIL-STD-883G标准1010.8温度循环试验方法对塑料电子封装结构进行热循环实验，使用自主研发的高频超声显微镜（C-SAM），对封装结构内部裂纹的传播速率进行测量，验证了电子封装结构热疲劳损伤模型评估结果。（5）研究了电子封装金属互连结构的失效机理与空洞演化理论。根据电子封装金属互连结构中的电迁移和热迁移失效机理，确定电子封装金属互连结构的主要失效模式。通过电子封装互连结构空洞的产生和演化机理，提出了电子封装互连结构中空洞演化的非平衡统计理论，确定了空洞长大方程与成核临界半径和空洞的几率密度分布函数，推导了空洞半径演化方程，为电子封装金属互连结构中空洞损伤评估提供理论依据。
孟佳[6]（2013）在《焊点IMC对3D IC封装可靠度的影响研究》文中提出随着消费类电子产品日趋轻型、小型化，覆晶封装、芯片堆叠等3D IC封装以其电性能好及封装体积小等优势成为业界发展趋势。3D IC封装在使用中仍存在可靠度问题，因测试实验耗时久，本文利用有限单元方法验证其可靠度，主要针对3D IC芯片堆叠结构中存在的覆晶封装与IMC焊点两类结构，分别探讨其在循环温度负载下的力学行为。首先针对覆晶封装结构，探讨锡球外形如锡球高度、锡球接触角等参数对覆晶封装结构的可靠度影响。锡球接触角变小可提高锡球可靠度，而锡球高度降低会减少锡球寿命，两者影响同时存在。底胶对于覆晶封装结构而言是不可缺少的。进而探究3D IC芯片堆叠结构中存在的Cu/Sn、Cu/Ni/In两种不同IMC焊点，对封装体结构破坏模式的影响。以In层作为压力缓冲层来代替Cu/Sn IMC结构做芯片堆叠的接合材料，可使芯片所受的最大应力下降而有效保护硅芯片。
成磊[7]（2011）在《基于ANSYS的Au-Al引线键合热可靠性研究》文中进行了进一步梳理采用ANSYS有限元分析软件建立Au-Al引线键合模型考察键合区在热循环加载下的应力应变情况;并采用Coffin-Manson方程计算了在热循环加载下焊点的疲劳寿命。结果表明:随着热加载循环次数的增加,模型的应力应变将增大;施加约束后,模型的应力将减小,引线键合的寿命延长。此方法可以比较各种不同情形下Au-Al引线键合热可靠性。
廖宁波[8]（2009）在《不同材料界面传热的多尺度建模及物理机制研究》文中研究指明多层结构和多个界面是电子器件本身以及器件互连和封装中普遍存在的现象,界面分层失效成为产品性能和可靠性方面关心的重要问题。国外研究者通过大量实验发现界面是微系统制造和运行中的关键部分,很多破坏和缺陷都发生在界面附近。目前,微电子器件有不断向微型化发展的趋势,最小芯片的特征尺寸已经达到微米量级,界面效应越来越明显,对微观界面相关物理规律的研究势在必行。IC朝微小化发展意味着对传热的要求越来越高,一些现象如空位、填隙原子、孔洞、杂质,晶格应力、界面效应等对传热都有较大影响,其中界面热阻对微观传热影响较大,而宏观方法已经不再适用。通过微观途径,可以建立起对材料行为的基本认识,它正逐渐成为发展新材料和高性能器件的不可或缺的重要手段。分子动力学（MD）是微观建模的主要手段。许多在实验中无法获得的微观细节,在分子动力学模拟中都可以方便地观察到。这些优点使分子动力学在物理、化学、材料科学等领域研究中显得非常有吸引力。本文就是在这样的背景下,采用分子动力学方法对界面传热过程中的物理特征进行了研究,在通过实验进行模型研究的基础上,进一步研究了纳米级缺陷在传热过程中的演变及对热参数的影响,最后基于前面的MD模型构建了MD/FE多尺度模型框架。主要工作如下:1.界面的形成及特征分析:研究温度对界面区域的影响,模拟拉伸过程研究界面的结合特性。这里采用施加高温高压的方法,模拟扩散键合形成界面的过程。仿真结果表明界面层厚度有随温度增加而增加的趋势,但温度过高会导致不稳定状态的出现。通过对底面和顶面三层原子的位移进行控制,对模型进行拉伸加载,根据得到的应力—应变曲线,应力在达到最大值后突然下降,键合Cu—Al界面的曲线比理想Cu—Al界面更平稳,其拉伸力可以达到理想界面的82%,证明了扩散键合过程对在不同材料间成键的有效性。2.基于实验的模型验证:以石英玻璃为基板,采用磁控溅射法在基板上制备两层厚度为300-500nm的金属薄膜,作为界面试样。对不同界面试样进行热循环加载,然后用划痕仪（日本Rhesca公司）和纳米压痕仪（美国HYSITRON公司）对加载前后的试样进行测试分析。通过对比划痕实验的界面关键载荷结果和MD仿真得到的界面断裂能量结果,可以看出MD计算的结果与实验是相符的,即Al-W界面的结合力比Cr-W界面更大。从热加载的角度分析,热载荷对Al-W界面的影响比Cr-W界面小。根据纳米压痕测试结果,界面结构在经过热循环后弹性模量和硬度均呈现减小的趋势,MD模型得到的弹性模量与实验值有一定差距,但从仿真中也反映了界面结构经过热载荷后弹性模量有所减少的现象,并且对于不同的界面组合而言,仿真结果定性地体现出了弹性模量受热加载影响的程度。3.面向封装界面物理特征的微/纳观研究:用分子动力学描述界面组织演化和材料缺陷特征,计算界面传热的温度分布,热流等参数的变化规律,观察微观界面尺度材料组织的演变,分析热缺陷的产生机制。根据本文的仿真,在尚未达到稳定状态时,在界面附近存在高温区域,而巨大的温差会最终导致应力和裂纹。界面附近出现的高温度和高应力都是由界面处材料的不同造成的,并对界面破坏有重要影响。而对Cu-Al界面和Cu-Cu界面进行的对比研究为了验证了以上结论。探索材料中裂纹对界面热力特性的影响,为封装材料界面破坏机制提供理论依据。4.通过移除一定数量的原子,纳米尺度的裂纹被加入到仿真材料中。从仿真结果可以观察到热流条件下裂纹的扩展过程:在2000时间步时,加入的两条裂纹有扩大的趋势;在4000时间步时,原始裂纹附近出现了位错,在界面处出现了一条新的裂纹;在8000时间步时,原始裂纹和新产生的裂纹不断扩大最终合并,界面出现了分层破坏。在20000时间步时,分层继续扩大。根据裂纹附近的温度分布,表明裂纹的扩展会导致在裂纹扩展方向形成高温区域。另外研究了裂纹长度对热流的影响,在4000时间步前,裂纹越长则对应的热流也较大,而较靠近热源的裂纹对热流有更大的影响。5.界面传热的多尺度模型:构建了针对界面传热的MD-FE多尺度模型。根据仿真结果,多尺度区域的温度分布图可以看出原子区域描述的界面相互作用对有限元区域的影响,并展现出合理的温度梯度,这体现了FE区域和MD区域的相互作用。将多尺度模型计算得到界面热阻与MD模型进行了对比,多尺度模型得到热阻随时间的变化表现出与MD模型相似的趋势;多尺度模型计算得到的热阻更大,这与MD区域和FE区域的耦合机制有关。而在热源温度增加后,两种模型的计算结果有更接近的趋势。通过仿真结果的对比表明,在提高计算效率的同时,在这里建立的多尺度模型可以获得与MD模型相近的精确度。这里的工作对界面传热问题的多尺度建模进行了有益的探索。
罗文功[9]（2009）在《BGA封装的热应力分析及其热可靠性研究》文中进行了进一步梳理微电子器件的失效往往与其所处的环境温度及工作温度有关,如何有效解决其热可靠性问题已成为制约微电子封装发展的关键技术之一。因此,对微电子封装器件的温度分布以及热应力进行研究就显得十分重要,具有重要的理论和实际意义。本文建立了简易的焊点模型,利用公式推导计算出焊点在温度上升时各处的剪应力分布情况,利用有限元软件ANSYS10.0建立了球栅阵列（BGA）结构封装体的基本模型,在计算时考虑到芯片具有一定的功率,工作时会产生热量的实际情况,对封装结构的温度场分布进行了仿真,并将温度结果作为体载荷施加给封装体,分析其所受热应力情况。为了研究恶劣环境温度下封装体的可靠性,分析了封装体经受-55℃～+125℃温度循环荷载作用下所受热应力应变情况,以预测处于极端恶劣环境中的电子器件的疲劳寿命。
周萍,胡炳亭,周孑民,杨莺[10]（2007）在《热循环参数及基板尺寸对焊点可靠性的影响》文中研究指明采用Ansys软件建立BGA倒装芯片模型考察焊点的热应力。通过改变热循环保温时间、温度范围和最高温度,研究各参数对焊点热疲劳寿命的影响,同时也考察了基板的长度和厚度的影响。采用Coffin-Manson方程计算并比较热循环寿命。结果表明:随着热循环高低温停留时间、温度范围以及最高热循环温度的增大,热循环寿命减小,最小寿命为879周;同时热循环寿命也随着基板长度和厚度的增大而减小。
二、焊点热应力应变分析与HALT热循环温度剖面图优化（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、焊点热应力应变分析与HALT热循环温度剖面图优化（论文提纲范文）
（1）基于有限元分析的弹载二次电源高加速寿命试验仿真模拟（论文提纲范文）
| 0 引言 |
| 1 HALT应用背景 |
| 2 有限元模型 |
| 2.1 结构与失效分析 |
| 2.2 建立三维模型 |
| 2.3 定义材料属性参数 |
| 2.4 网格划分及边界条件 |
| 3 面向贮存延寿的HALT仿真试验方案 |
| 3.1 试验方案分析 |
| 3.2 温度载荷施加条件 |
| 3.3 温度分析理论基础 |
| 3.3.1 热分析理论 |
| 3.3.2 热力学理论 |
| 4 仿真试验结果分析 |
| 4.1 温度梯度仿真分析 |
| 4.2 等效应力仿真分析 |
| 4.3 结果分析 |
| 5 结论 |
（2）CCGA封装器件焊接工艺技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 前言 |
| 1.2 CCGA国内外研究现状 |
| 1.3 CCGA封装的特点 |
| 1.4 课题研究背景及意义 |
| 1.5 本文主要研究的内容 |
| 第2章 SMT理论基础 |
| 2.1 焊膏印刷技术 |
| 2.1.1 焊膏的组成及工作原理 |
| 2.1.2 焊膏印刷原理 |
| 2.2 元器件贴装技术 |
| 2.2.1 贴片机工作原理 |
| 2.2.2 贴片前的操作要求 |
| 2.3 回流焊接技术 |
| 2.3.1 回流焊炉的分类 |
| 2.3.2 回流焊温度曲线测试点的选择 |
| 2.3.3 回流焊工艺的特点 |
| 2.4 印制板组装件加固技术 |
| 2.4.1 粘固工艺 |
| 2.4.2 灌封工艺 |
| 2.5 有限元原理 |
| 2.5.1 ANASY软件的应用 |
| 2.5.2 统一型Anand本构模型 |
| 2.6 焊点失效机理 |
| 2.7 本章小结 |
| 第3章 试验材料和试验设备 |
| 3.1 试验材料 |
| 3.1.1 元器件的选择 |
| 3.1.2 PCB板材质的选择和设计 |
| 3.1.3 选用的焊膏 |
| 3.1.4 网板的设计 |
| 3.2 试验设备 |
| 3.2.1 SMT表面组装设备 |
| 3.2.2 检测设备 |
| 3.2.3 金相试样制备设备 |
| 3.3 本章小结 |
| 第4章 CCGA组装工艺 |
| 4.1 试验工艺准备 |
| 4.1.1 来料检查 |
| 4.1.2 焊接前对试验件清洗 |
| 4.1.3 试验件预烘处理 |
| 4.1.4 焊膏的搅拌 |
| 4.2 组装工艺过程 |
| 4.2.1 焊膏印刷工艺 |
| 4.2.2 贴装工艺 |
| 4.2.3 回流焊接工艺 |
| 4.2.4 清洗工艺 |
| 4.3 X-ray检测 |
| 4.4 加固工艺的研究 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 CCGA焊点可靠性分析 |
| 5.1 温度循环与焊点热疲劳寿命预测方法 |
| 5.1.1 温度循环简介 |
| 5.1.2 温度循环下焊点的热疲劳寿命预测方法 |
| 5.1.3 温循参数对焊点疲劳寿命的影响分析 |
| 5.2 随机振动与焊点疲劳寿命预测 |
| 5.2.1 随机振动简介 |
| 5.2.2 随机振动下焊点的疲劳寿命预测方法 |
| 5.2.3 随机振动参数对焊点疲劳寿命影响分析 |
| 5.3 金相试验 |
| 5.3.1 金相试样的制作 |
| 5.3.2 金相结果分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 CCGA焊点有限元仿真与分析 |
| 6.1 CCGA结构模型的建立及参数的选择 |
| 6.1.1 模型的简化假设 |
| 6.1.2 几何模型的建立 |
| 6.1.3 材料属性的定义 |
| 6.1.4 划分网格 |
| 6.1.5 温度载荷的加载 |
| 6.2 仿真结果及分析 |
| 6.2.1 CCGA焊点在热循环载荷下的应力应变分析 |
| 6.2.2 关键焊点的热疲劳寿命预测 |
| 6.3 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
（3）弹载电子封装结构的热力耦合分析（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 符号对照表 |
| 缩略语对照表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 论文背景及研究意义 |
| 1.2 相关领域国内外研究现状 |
| 1.2.1 热循环试验剖面参数影响研究 |
| 1.2.2 电子封装结构疲劳寿命预测研究 |
| 1.2.3 芯片发热对电子封装结构的影响 |
| 1.3 本文的主要研究工作和章节安排 |
| 第二章 相关理论基础与研究方法 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 热分析方法 |
| 2.2.1 有限单元法 |
| 2.2.2 传热学基本理论 |
| 2.2.3 热应力计算 |
| 2.2.4 热—结构耦合有限元分析方法 |
| 2.3 电子封装器件热特性有限元分析算例 |
| 2.3.1 材料参数 |
| 2.3.2 基本假设 |
| 2.3.3 网格划分 |
| 2.3.4 边界条件 |
| 2.3.5 计算结果分析 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 板级电路热特性及疲劳寿命分析 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 电路板有限元模型的建立 |
| 3.2.1 几何模型 |
| 3.2.2 材料属性 |
| 3.2.3 网格划分 |
| 3.2.4 边界条件 |
| 3.2.5 模型有效性验证 |
| 3.3 电路板的热—结构耦合分析 |
| 3.3.1 热循环载荷作用下计算机电路板的温度场分布 |
| 3.3.2 电路板位移和焊点应力应变响应分析 |
| 3.3.3 电路板疲劳寿命分析 |
| 3.4 考虑芯片功率的电路板热特性分析 |
| 3.4.1 生热率的计算 |
| 3.4.2 考虑芯片发热功率的电路板热特性分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 舱段板级电路热特性影响因素研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 典型舱段板级电路热特性影响因素研究分析方法 |
| 4.3 保温时间对板级电路热特性和疲劳寿命影响 |
| 4.3.1 不同保温时间对板级电路温度分布影响 |
| 4.3.2 不同保温时间焊点应力应变响应特性 |
| 4.3.3 不同保温时间结构疲劳寿命计算 |
| 4.4 升温速率对板级电路热特性和疲劳寿命影响 |
| 4.4.1 不同升温速率对板级电路温度分布影响 |
| 4.4.2 不同升温速率焊点应力应变响应特性 |
| 4.4.3 不同升温速率结构疲劳寿命计算 |
| 4.5 温变幅度对板级电路热特性和疲劳寿命影响 |
| 4.5.1 不同温变幅度对板级电路温度分布影响 |
| 4.5.2 不同温变幅度焊点应力应变响应特性 |
| 4.5.3 不同温变幅度结构疲劳寿命计算 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 电子舱段封装结构热力耦合分析 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 舱段结构有限元模型 |
| 5.2.1 几何模型 |
| 5.2.2 基本假设 |
| 5.2.3 材料属性 |
| 5.2.4 网格划分 |
| 5.2.5 边界条件及载荷的设置 |
| 5.3 电子舱段热—结构耦合分析 |
| 5.3.1 热循环条件下电子舱段响应分析 |
| 5.3.2 热—结构耦合作用下电子舱段内板级的应力应变响应分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（4）电子器件传热特性研究及热疲劳分析（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 主要符号表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 电子器件传热特性研究现状 |
| 1.2.2 电子器件热失效分析研究现状 |
| 1.2.3 热疲劳破坏机理及寿命预测方法 |
| 1.2.3.1 塑性变形模型 |
| 1.2.3.2 蠕变模型 |
| 1.2.3.3 能量模型 |
| 1.2.3.4 断裂模型 |
| 1.3 本论文研究内容 |
| 第二章 热循环载荷下BGA封装体传热及热应力的模拟研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 数学建模 |
| 2.3 材料模型 |
| 2.3.1 线性材料的本构模型 |
| 2.3.2 非线性材料的本构模型 |
| 2.4 数值模拟方法及边界条件 |
| 2.4.1 数值模拟方法 |
| 2.4.2 初始条件 |
| 2.4.3 边界条件 |
| 2.5 独立性检验 |
| 2.5.1 网格独立性 |
| 2.5.2 时间步长独立性 |
| 2.6 ANAND本构方程的验证 |
| 2.7 数值模拟结果分析与讨论 |
| 2.7.1 典型工况描述 |
| 2.7.2 结果分析与讨论 |
| 2.8 本章小结 |
| 第三章 BGA封装体焊点热疲劳寿命预测及影响因素分析 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 焊点热疲劳寿命预测方法 |
| 3.3 BGA封装体热疲劳寿命预测 |
| 3.4 DARVEAUX寿命预测方法验证 |
| 3.4.1 子模型方法介绍 |
| 3.4.2 子模型计算步骤 |
| 3.4.3 子模型结果分析 |
| 3.5 影响因素分析 |
| 3.5.1 最大发热功率的影响 |
| 3.5.2 功率转换时间的影响 |
| 3.5.3 环境温度的影响 |
| 3.5.4 环境压力的影响 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 低温低压工况下电子器件传热特性实验研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验系统 |
| 4.2.1 低压系统 |
| 4.2.2 控温系统 |
| 4.2.3 数据采集系统 |
| 4.2.4 硬盘测试系统 |
| 4.3 实验方法 |
| 4.4 实验结果与讨论 |
| 4.4.1 典型工况 |
| 4.4.2 影响因素分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 结论与展望 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 创新点 |
| 5.3 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间取得的主要学术成果 |
| 致谢 |
（5）电子封装结构超声显微检测与热疲劳损伤评估（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 目录 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 本论文的研究目的和意义 |
| 1.2 电子封装结构超声显微检测技术概述 |
| 1.2.1 电子封装技术概述 |
| 1.2.2 超声显微检测技术概述 |
| 1.2.3 超声显微检测技术研究现状 |
| 1.3 电子封装结构热疲劳与可靠性概述 |
| 1.3.1 电子封装结构可靠性 |
| 1.3.2 电子封装结构热疲劳与可靠性研究方法 |
| 1.3.3 电子封装结构热疲劳与可靠性研究现状 |
| 1.4 主要研究内容及论文结构 |
| 第2章 电子封装结构缺陷的超声显微检测技术 |
| 2.1 超声显微检测基本原理 |
| 2.1.1 超声显微镜的工作原理 |
| 2.1.2 超声显微扫查方式 |
| 2.1.3 超声显微扫查成像原理 |
| 2.2 超声显微系统研制 |
| 2.2.1 超声显微系统总体框架 |
| 2.2.2 超声显微系统硬件设计 |
| 2.2.3 超声显微系统软件设计 |
| 2.3 超声显微尺寸测量 |
| 2.3.1 横向检测分辨率分析与实验验证 |
| 2.3.2 纵向检测分辨率分析与实验验证 |
| 2.3.3 超声扫查图像尺寸测量 |
| 2.4 电子封装结构的超声扫查成像 |
| 2.4.1 DIP 封装的扫查成像 |
| 2.4.2 QFP 封装的扫查成像 |
| 2.4.3 BGA 封装的扫查成像 |
| 2.4.4 Tray（托盘）模式扫查成像 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 基于有限元的电子封装结构热力学建模与仿真 |
| 3.1 温度场理论 |
| 3.1.1 基本传热方式 |
| 3.1.2 热传递的初始条件和边界条件 |
| 3.2 热应力理论 |
| 3.2.1 线性材料的应力应变关系 |
| 3.2.2 温度相关热膨胀系数 |
| 3.2.3 热应变与组合应力应变 |
| 3.2.4 热弹性本征方程 |
| 3.3 电子封装结构有限元建模与热力学仿真 |
| 3.3.1 有限元建模 |
| 3.3.2 不同封装材料温度场仿真结果 |
| 3.3.3 不同热生成率的温度场仿真 |
| 3.3.4 热循环仿真与热应力分析 |
| 3.4 缺陷对电子封装热力学性能的影响 |
| 3.4.1 有限元仿真建模 |
| 3.4.2 缺陷对温度场影响的仿真结果 |
| 3.4.3 缺陷对热应力场影响的仿真结果 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 基于失效物理的电子封装结构热疲劳损伤评估方法 |
| 4.1 基于失效物理的可靠性研究 |
| 4.1.1 失效物理方法基本概念 |
| 4.1.2 失效机理基础模型 |
| 4.1.3 基于失效物理模型的可靠性预测方法 |
| 4.2 疲劳损伤失效模型 |
| 4.2.1 基于塑性应变的疲劳模型 |
| 4.2.2 基于蠕变的疲劳模型 |
| 4.2.3 基于能量型的疲劳模型 |
| 4.2.4 基于断裂力学的疲劳模型 |
| 4.2.5 非平衡统计疲劳断裂理论模型 |
| 4.3 基于失效物理的电子封装结构热疲劳损伤评估方法 |
| 4.3.1 电子封装结构热疲劳超声显微检测技术 |
| 4.3.2 电子封装结构热力学的有限元建模与仿真 |
| 4.3.3 电子封装结构热疲劳失效机理与可靠性评估方法 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 电子封装结构热疲劳裂纹扩展规律研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 电子封装结构热疲劳裂纹扩展规律 |
| 5.2.1 电子封装结构热疲劳失效物理模型 |
| 5.2.2 电子封装结构热疲劳裂纹扩展本征方程 |
| 5.2.3 电子封装结构热循环应变能计算 |
| 5.2.4 热疲劳裂纹几率密度分布函数 |
| 5.2.5 电子封装结构的热疲劳寿命预测 |
| 5.3 电子封装结构热疲劳损伤实验研究 |
| 5.3.1 电子封装结构热循环试验 |
| 5.3.2 加速寿命模型与加速因子 |
| 5.3.3 电子封装结构热疲劳损伤的超声显微成像 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 电子封装互连结构空洞演化的非平衡统计理论 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 电子封装互连结构电迁移与热迁移失效机理 |
| 6.2.1 菲克（Fick）扩散定理 |
| 6.2.2 电迁移失效机理 |
| 6.2.3 热迁移失效机理 |
| 6.3 电子封装空洞演化的非平衡统计理论 |
| 6.3.1 空洞长大方程与成核临界半径 |
| 6.3.2 空洞的几率密度分布函数 |
| 6.3.3 空洞的半径平均值 |
| 6.4 本章小结 |
| 总结与展望 |
| 主要研究内容及成果 |
| 主要创新工作 |
| 下一步研究展望 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间发表论文与研究成果清单 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（6）焊点IMC对3D IC封装可靠度的影响研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及动机 |
| 1.1.1 研究背景 |
| 1.1.2 研究动机 |
| 1.2 文献回顾 |
| 1.3 本文研究目标及主要工作 |
| 1.3.1 课题来源 |
| 1.3.2 本文研究目标 |
| 1.3.3 本文主要工作 |
| 第二章 基础理论 |
| 2.1 平面问题的应力与应变 |
| 2.2 弹塑性材料力学有限单元基础理论 |
| 2.3 锡球外形预估理论 |
| 2.3.1 截球法（Truncated Sphere Method） |
| 2.3.2 力平衡解析法（Force-balanced Analytical Solution） |
| 2.3.3 能量法（Energy-based algorithm） |
| 2.4 破坏准则 |
| 2.4.1 最大主应力失效准则（Rankine’s Theory） |
| 2.4.2 最大剪应力失效准则（Tresca Theory） |
| 2.4.3 变形能失效准则（von Mises Theory） |
| 2.5 热应力与应变的本构关系 |
| 2.6 热应力对可靠度的影响与加速因子评估 |
| 2.7 封装结构的接点热疲劳寿命预测与可靠度分析 |
| 2.8 金属界层成长的扩散效应 |
| 2.9 本章小结 |
| 第三章 模型简化及建模方法 |
| 3.1 3D IC 封装模型架构 |
| 3.1.1 试片制程 |
| 3.1.2 模型建构 |
| 3.2 覆晶封装的建模方法 |
| 3.2.1 单元类型 |
| 3.2.2 材料特性 |
| 3.2.3 几何模型 |
| 3.2.4 网格划分 |
| 3.2.5 边界载荷 |
| 3.3 3D IC 模型的简化 |
| 3.3.1 假设预焊球外形为圆柱形 |
| 3.3.2 简化实验 IMC 凸块接点层 |
| 3.3.3 省略 TSV 结构 |
| 3.3.4 其他简化及假设 |
| 3.3.5 分别选定 Cu/Sn 及 Cu/Ni/In 构成 IMC 焊点 |
| 3.4 3D IC 结构的建模方法 |
| 3.4.1 单元类型与材料特性 |
| 3.4.2 几何模型 |
| 3.4.3 网格划分 |
| 3.4.4 边界载荷 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 有限元素方法模拟结果 |
| 4.1 覆晶封装锡球的可靠度分析 |
| 4.1.1 判定锡球破坏起始点（Initial crack point） |
| 4.1.2 锡球站立高度与接触角对锡球寿命的影响 |
| 4.2 覆晶封装芯片尺寸效应 |
| 4.2.1 底胶对锡球可靠度的影响 |
| 4.2.2 芯片尺寸对锡球可靠度的影响 |
| 4.3 IMC 焊点结构对 3D IC 封装的影响 |
| 4.3.1 不同 IMC 焊点下的芯片破坏分析 |
| 4.3.2 In 层的破坏模式分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 本文总结 |
| 5.2 未来工作与展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
（7）基于ANSYS的Au-Al引线键合热可靠性研究（论文提纲范文）
| 一、引言 |
| 二、研究对象 |
| 三、有限元分析 |
| (一) 材料属性 |
| (二) 模型建立 |
| (三) 加载 |
| 四、结果分析 |
| 五、焊点的热疲劳寿命分析 |
| 六、结论 |
（8）不同材料界面传热的多尺度建模及物理机制研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 研究现状 |
| 1.3 本研究的主要内容和技术路线 |
| 1.3.1 主要研究内容 |
| 1.3.2 研究的技术路线 |
| 1.4 小结 |
| 第二章 界面传热的建模和实验研究方法 |
| 2.1 界面传热的建模方法 |
| 2.1.1 AMM模型 |
| 2.1.2 DMM模型 |
| 2.1.3 分子动力学(MD)方法 |
| 2.1.4 多尺度模拟 |
| 2.2 界面传热特征参数的实验提取 |
| 2.2.1 基于TTR限技术的界面热导率测量 |
| 2.2.2 不同材料界面结合力的测量 |
| 2.3 小结 |
| 第三章 界面传热的分子动力学模型 |
| 3.1 分子动力学方法 |
| 3.1.1 基本原理 |
| 3.1.2 系统运动方程的求解算法 |
| 3.1.3 势函数 |
| 3.2 MD模型的构建 |
| 3.3 界面特征参数的计算 |
| 3.3.1 界面热参数的计算 |
| 3.3.2 应力的计算 |
| 3.4 电子—声子耦合 |
| 3.4.1 背景 |
| 3.4.2 结果及讨论 |
| 3.5 尺寸效应 |
| 3.6 界面微结构的构建 |
| 3.6.1 键合的模拟 |
| 3.6.2 拉伸 |
| 3.7 小结 |
| 第四章 基于实验的MD模型验证及分析 |
| 4.1 介绍 |
| 4.2 试样的制备 |
| 4.2.1 溅射镀膜法 |
| 4.2.2 界面试样的制备方法 |
| 4.3 热循环加载 |
| 4.4 划痕测试 |
| 4.5 纳米压痕测试 |
| 4.6 小结 |
| 第五章 不同材料界面传热的纳观物理特征 |
| 5.1 理想材料的界面传热机制 |
| 5.1.1 非稳态下的热特性 |
| 5.1.2 材料匹配对界面传热的影响 |
| 5.1.3 热参数的温度依赖性 |
| 5.2 材料缺陷对界面传热的影响 |
| 5.2.1 点缺陷和线缺陷 |
| 5.2.2 裂纹的导入 |
| 5.2.3 裂纹的扩展 |
| 5.2.4 裂纹扩展过程的温度分布 |
| 5.2.5 裂纹扩展过程的热流特征 |
| 5.3 小结 |
| 第六章 界面传热的多尺度模型 |
| 6.1 背景 |
| 6.2 多尺度模型的构建 |
| 6.3 结果及讨论 |
| 6.4 小结 |
| 第七章 总结与展望 |
| 7.1 全文总结 |
| 7.2 未来研究展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 附录A AI-W试样和Cr-W试样的划痕测试结果 |
| 读博期间的研究成果 |
| 读博期间获得的荣誉及主要参与课题 |
（9）BGA封装的热应力分析及其热可靠性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 微电子封装研究内容 |
| 1.2.1 微电子封装技术的发展 |
| 1.2.2 目前主流封装形式 |
| 1.2.3 BGA封装 |
| 1.3 微电子封装可靠性 |
| 1.3.1 环境对封装可靠性的影响 |
| 1.3.2 焊点失效及影响因素 |
| 1.3.3 焊点可靠性工程 |
| 1.4 国内外研究现状 |
| 1.5 本文所要研究的内容 |
| 第二章 理论基础 |
| 2.1 温度场理论 |
| 2.1.1 热传递的基本方式 |
| 2.1.2 初始条件和边界条件 |
| 2.1.3 温度场的泛函表达式 |
| 2.2 热应力理论 |
| 2.2.1 热弹性理论基本方程 |
| 2.2.2 热应力的有限元方程 |
| 2.3 牛顿-辛普森法则 |
| 2.4 疲劳寿命预测理论 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 材料性质及简易模型的力学分析 |
| 3.1 材料性质 |
| 3.1.1 线性材料性质 |
| 3.1.2 非线性材料性质 |
| 3.2 简易焊点的力学分析 |
| 3.3 本章小结 |
| 第四章 数值模拟 |
| 4.1 ANSYS有限单元分析软件 |
| 4.1.1 ANSYS软件的介绍 |
| 4.1.2 ANSYS 软件的APDL编程 |
| 4.2 BGA封装的有限元仿真 |
| 4.2.1 基本假设 |
| 4.2.2 模型架构 |
| 4.3 模拟结果 |
| 4.3.1 热分析结果 |
| 4.3.2 热-结构耦合 |
| 4.3.3 热循环分析结果 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 结论与展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
（10）热循环参数及基板尺寸对焊点可靠性的影响（论文提纲范文）
| 1 问题描述及有限元方法 |
| 2 结果与讨论 |
| 2.1 应力应变分布 |
| 2.2 热循环参数的影响 |
| 2.3 基板长度和厚度的影响 |
| 3 结论 |
四、焊点热应力应变分析与HALT热循环温度剖面图优化（论文参考文献）
- [1]基于有限元分析的弹载二次电源高加速寿命试验仿真模拟[J]. 张鑫,韩建立,李永强,王瑶. 系统工程与电子技术, 2021(04)
- [2]CCGA封装器件焊接工艺技术研究[D]. 刘章强. 北华航天工业学院, 2020(08)
- [3]弹载电子封装结构的热力耦合分析[D]. 李政. 西安电子科技大学, 2019(02)
- [4]电子器件传热特性研究及热疲劳分析[D]. 邵陈希. 东南大学, 2016(03)
- [5]电子封装结构超声显微检测与热疲劳损伤评估[D]. 郭祥辉. 北京理工大学, 2015(07)
- [6]焊点IMC对3D IC封装可靠度的影响研究[D]. 孟佳. 西安电子科技大学, 2013(01)
- [7]基于ANSYS的Au-Al引线键合热可靠性研究[J]. 成磊. 晋城职业技术学院学报, 2011(02)
- [8]不同材料界面传热的多尺度建模及物理机制研究[D]. 廖宁波. 江苏大学, 2009(04)
- [9]BGA封装的热应力分析及其热可靠性研究[D]. 罗文功. 西安电子科技大学, 2009(08)
- [10]热循环参数及基板尺寸对焊点可靠性的影响[J]. 周萍,胡炳亭,周孑民,杨莺. 电子元件与材料, 2007(03)