【摘要】：低溫共燒陶瓷電路板具有高頻、高速及高可靠性等優(yōu)點(diǎn),經(jīng)過(guò)幾十年的研究、發(fā)展,其已大量應(yīng)用于射頻、微波、通信、醫(yī)療電子及MEMS等領(lǐng)域。在熱環(huán)境作用下,低溫共燒陶瓷電路板會(huì)產(chǎn)生較大形變及熱應(yīng)力,導(dǎo)致電路板表面產(chǎn)生裂紋,影響電路板的正常使用。本文對(duì)焊接完成后電路板組件的表面平面度進(jìn)行了仿真分析及相關(guān)的試驗(yàn)測(cè)量;并對(duì)電路板進(jìn)行了結(jié)構(gòu)優(yōu)化,以提高電路板在熱環(huán)境下的力學(xué)性能;利用數(shù)字圖像測(cè)量系統(tǒng)對(duì)電路板組件進(jìn)行熱試驗(yàn)測(cè)量,并將試驗(yàn)測(cè)量結(jié)果與仿真分析結(jié)果進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證。闡述了熱環(huán)境對(duì)電子設(shè)備的影響,概述了低溫共燒陶瓷電路板的制作、功能及其特點(diǎn);對(duì)傳熱學(xué)的相關(guān)理論進(jìn)行了闡述,同時(shí)利用傳熱學(xué)理論及有限元仿真分析軟件對(duì)板件結(jié)構(gòu)進(jìn)行了熱對(duì)流方面的理論及仿真分析,并將兩者結(jié)果進(jìn)行對(duì)比。建立電路板組件的有限元模型,通過(guò)仿真軟件對(duì)電路板組件進(jìn)行了平面度仿真分析,并將該平面度分析結(jié)果與通過(guò)接觸式三維坐標(biāo)測(cè)量?jī)x測(cè)得的電路板表面的平面度結(jié)果進(jìn)行對(duì)比、驗(yàn)證。為改善電路板在熱環(huán)境中的力學(xué)特性,對(duì)電路板進(jìn)行了結(jié)構(gòu)優(yōu)化,優(yōu)化中采取了以電路板最大熱應(yīng)力為目標(biāo)函數(shù)的單目標(biāo)遺傳優(yōu)化和以電路板上三個(gè)局部圓角的最大熱應(yīng)力為目標(biāo)函數(shù)的多目標(biāo)遺傳優(yōu)化,并將兩種優(yōu)化方案進(jìn)行了對(duì)比、分析。為探究電路板組件在熱環(huán)境下的形變,本文對(duì)電路板組件進(jìn)行熱試驗(yàn)。熱試驗(yàn)采用數(shù)字圖像測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行形變測(cè)量,試驗(yàn)測(cè)量結(jié)果驗(yàn)證了有限元仿真分析的有效性。
【圖文】：

h W m ℃，板的其它面為絕熱面(即圖 2.1 中陰影部分包裹的面，陰影部分主要為突出絕熱面，無(wú)其它意義)，板無(wú)內(nèi)部熱源。圖2.1 板件結(jié)構(gòu)受熱對(duì)流載荷圖 板件結(jié)構(gòu)瞬態(tài)溫度的理論解析由于板件結(jié)構(gòu)材料各向同性，故在傳熱過(guò)程中，同一厚度面的溫度是相同的，只有板的厚度方向存在溫度梯度，故這里沿板件的厚度方向?qū)寮⻊澐譃?10 個(gè)等厚度的單元，從上到下分別為單元 1、單元 2……單元 10，，由熱平衡原理可得單元1 的控制方程：220T Tcx t （2-24）由伽遼金殘數(shù)法可得220jixixT TW c Adt （2-25）式中，iW 是伽遼金權(quán)函數(shù)； 為 x 方向的變量。建立插值函數(shù)，使單元內(nèi)任一點(diǎn)溫度都可由某些單元節(jié)點(diǎn)溫度值進(jìn)行線性插

設(shè)置其 Divisions 為 10，板件結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度和寬度方向采用自由劃分的網(wǎng)格劃分方式，網(wǎng)格尺寸為默認(rèn)尺寸。圖2.3 板件結(jié)構(gòu)的載荷加載分別取板件上表面、中間面和下表面上的點(diǎn)，如圖 2.4 所示：圖2.4 板件三個(gè)面上取點(diǎn)示意圖獲得上表面、中間面、下表面上點(diǎn)的仿真溫度曲線如圖所示：由圖 2.5（a）可以看出，在仿真過(guò)程中，同一時(shí)刻，板件上表面的溫度較中間面和下表面的溫度要高，并且隨著時(shí)間的推移，三條溫度曲線斜率越來(lái)越小，三個(gè)面上的溫度差越來(lái)越小，最終都趨于穩(wěn)定，達(dá)到 120℃。這與板件三個(gè)面上溫度變化的理論結(jié)果在趨勢(shì)上是一致的。
【學(xué)位授予單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TN41

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2670715