pcb组件热—力分析的有限元模型及仿真

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1、摘要在S)JT向着高密度、微型化方向发展的今天，印制线路板组装件(PcB组件)高度集成化复杂性的生产要求对再流焊的可靠性提出了巨大的挑战。PCB组件在再流焊过程中的翘曲变形是PCB组件可靠性研究中的重点问题之一，它将导致元件贴装和焊点的失效等问题。因此，利用有限元ANSYS软件对PCB组件再流焊的完整过程进行三维模型仿真，对PCB组件在再流焊过程中受到的热冲击进行更加深入、细致的热一力分析，找出造成翘曲的根本原因，从而避免和减少PCB组件翘曲问题的发生，保证PCB组件的质量，具有非常重大的理论和实际意义。本文通过采用复合材料力学中的层合板基本理论，对PCB板的热应变和热应力进行了分析，建立

2、了在某一约束条件下的层合板翘曲数学模型，并利用有限元法建立了PCB组件在再流焊过程中的温度场和热变形的数学模型。此外，利用有限元ANSYS软件对PCB组件在整个红外再流焊炉中的焊接过程建立了实体模型，进行了PCB组件再流焊全过程的三维动态模拟和仿真。得到以下研究成果：获得了PCB组件在再流焊过程中，随时间变化的温度场分布、翘曲变形情况及应力分布图；通过对PCB组件在再流焊中各温区、各时段的温度场分布、翘曲变形情况和热应力分布进行对比研究，深刻剖析了造成PCB组件变形的根本原因，主要是由于PCB组件组成材料的热膨胀系数不同；在再流焊过程中，PCB组件经历不同的温区加热，温度分布不均匀，又由于

3、PCB板的组成材料FR一4、铜箔和PLCC元件的热膨胀系数不同，致使PCB组件各区域的自由膨胀和收缩受到制约，从而产生了热应力，导致PCB组件在再流焊过程中发生翘曲变形；PCB组件在各个温区加热时，随着时间的推移，PCB组件上的温度场分布发生变化，引起了热应力的变化，从而导致PCB组件在各温区、各时段的翘曲变形大小不同，从再流焊区过渡到冷却区时段的翘曲变形最大，对PCB组件质量的影响最大；并通过以上对PCB组件在再流焊过程中受到的热冲击进行比较透彻的热一力分析，提出了减小怒曲的方法。关键词：PCB组件；温度场；热应力；模拟仿真；翘曲AbstractNowadays，谢thd酬opnlent

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