bga封装结构振动损伤的3d有限元分析

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1、BGA封装结构振动损伤的3D有限元分析作者姓名：张俊指导教师：李英梅副教授单位名称：理学院专业名称：工程力学东北大学2013年6月The3DFiniteElementAnalysisofVibrationFatigueintheBGAPackageStructurebyZhangJunSupervisor:AssociateProfessorLiYingMeiNortheasternUniversityJune2013毕业设计（论文）任务书毕业设计（论文）题目：BGA封装结构振动损伤的3D有限元分析设计（论文）的基本内容：1.通过ABAQUS有限元

2、仿真软件，利用有限元分析的方法，对工程中BGA封装结构在工作中的振动进行模拟，分析其中焊点的应力应变情况。2.基于有限元软件二次开发编辑子程序模拟焊料的损伤演化过程。3.利用学过的断裂力学和损伤力学的知识计算焊点的损伤和疲劳寿命。4.翻译一篇英文文献。毕业设计（论文）专题部分：题目：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　设计或论文专题的基本内容：学生接受毕业设计（论文）题目日期2012—2013学年第一学期第20周指导教师签字：2013年1月11日-i-东北大学毕业设计（论文）摘要BGA封装结构振动损伤的3D有限元分析摘

3、要随着科学技术的进步，电子工业得到了迅猛发展，计算机、移动电话等产品的迅速普及，使得电子产业成为最引人注目和最具发展潜力的产业之一，电子产业的发展也带动了与之密切相关的电子封装业的发展，其重要性越来越突出。通常，由温度循环引起的低周热疲劳是封装结构可靠性研究关注的焦点，但由振动引起的高周疲劳也会对封装可靠性产生很大影响，尤其是对于汽车、军工、航空电子设备，这种影响是显著的。由于焊点尺寸很小，实验中难以测得准确的应力应变。有限元模拟的方法可以有效得到焊点上的应力应变，并节省大量的时间以及费用。本文通过ABAQUS有限元分析的方法对BGA封装结构的动态

4、特性进行了数值模拟。在评估由振动引起的失效时，加载方式和振幅扮演着重要的角色。本文中，对封装结构施加不同类型和振幅的振动载荷，考察焊点阵列在不同载荷条件下的响应，分析不同因素对焊点应力应变的影响。观察各焊点上的应力应变随时间变化的曲线，通过对各焊点以及焊点上各处的应力应变状态的观察和分析，找出危险焊点和危险位置。利用疲劳寿命模型M-C公式对BGA封装焊点的疲劳寿命进行了初步预测。基于线性疲劳损伤理论，利用ABAQUS有限元软件二次开发功能，数值模拟BGA封装结构高周振动疲劳的裂纹扩展过程，观察焊球的损伤分布、扩展规律，分析其影响因素，为电子封装结构

5、的优化设计与可靠性提供了重要信息。关键词：电子封装，振动疲劳，损伤，有限元-ii-东北大学毕业设计（论文）AbstractThe3DFiniteElementAnalysisofVibrationFatigueintheBGAPackageStructureAbstractGenerally,thelow-cyclefatigueinducedbythermalcyclingisthemajorconcerninthereliabilityofsurfacemountedtechnology(SMT)forelectronicpackaging,b

6、utthehigh-cyclefatigueinducedbyvibrationcanalsocontributesignificanteffects,especiallyforapplicationsinautomobile,military,andavionicindustries.Duetothesmallsize,theexperimentofsolderisdifficulttomeasureaccuratelythestressandstrain.Thefiniteelementsimulationmethodcanbeusedtome

7、asurethesolderjointsofstressandstrain,andsavealotoftimeandcost.ThisarticlethroughthefiniteelementanalysismethodtothedynamiccharacteristicsoftheBGAisnumericallysimulated.Intheevaluationcausedbyvibrationsfails,theamplitudeandloadingmethodplaysanimportantrole.Inthispaper,usingdif

8、ferenttypesandtheamplitudeofvibrationload，investigationsolder