本文關(guān)鍵詞：焊點(diǎn)聯(lián)接中間相中與溫度和電流場(chǎng)相關(guān)問題的計(jì)算

  更多相關(guān)文章： 擴(kuò)散界面模型 熱致遷移 溫度場(chǎng) 空洞生長(zhǎng)

【摘要】：隨著電子產(chǎn)品的微型化發(fā)展及性能要求的大幅提高,焊點(diǎn)的體積不斷減小,其可靠性也受到了越來越多的關(guān)注。而焊點(diǎn)最主要的失效原因之一在于導(dǎo)線焊點(diǎn)界面中間相中空洞的生長(zhǎng)和合并,因此研究空洞的遷移和演化對(duì)于提高焊點(diǎn)的可靠性、延長(zhǎng)電子產(chǎn)品的使用壽命具有重要意義。本文考慮到焊點(diǎn)中溫度梯度的作用,利用有限差分法模擬在界面能和溫度梯度的作用下,焊點(diǎn)界面中間相中空洞的生長(zhǎng)和遷移狀況。此外,本文還考慮到了焊點(diǎn)內(nèi)由于電流作用而產(chǎn)生焦耳熱情形下焊點(diǎn)的穩(wěn)態(tài)溫度場(chǎng)有限元方程,并討論了焊點(diǎn)尺寸、焊點(diǎn)缺陷、電流密度對(duì)焊點(diǎn)穩(wěn)態(tài)溫度場(chǎng)分布的影響。模擬結(jié)果證明:(1)對(duì)于單一空洞的情況,當(dāng)空洞的大小與生長(zhǎng)速率一定時(shí),溫度梯度會(huì)加速空洞的遷移作用,但此時(shí)溫度梯度對(duì)空洞生長(zhǎng)的速率影響不大;當(dāng)空洞的大小與溫度梯度一定時(shí),若空洞生長(zhǎng)速率過小,則空洞會(huì)被被熱流“吹散”,當(dāng)空洞生長(zhǎng)速率達(dá)到不會(huì)被熱流“吹散”的前提下,空洞生長(zhǎng)速率越大,空洞增大的速度也會(huì)越快;當(dāng)空洞的生長(zhǎng)速率與溫度梯度一定時(shí),若空洞初始半徑較小,空洞很容易被熱流作用“吹散”,所以在一定程度上講,熱流作用可以愈合焊點(diǎn)內(nèi)的空洞,但當(dāng)空洞的面積過大時(shí),空洞不會(huì)被熱流作用“吹散”。(2)對(duì)于多個(gè)空洞的情況,當(dāng)空洞的大小與間距一定時(shí),溫度梯度不會(huì)加快空洞的合并速度,只會(huì)加快空洞的遷移速率;當(dāng)溫度梯度與空洞的間距一定時(shí),空洞越大,則空洞合并的速度也比較快,但空洞大小與其遷移速度沒有關(guān)系;當(dāng)溫度梯度與空洞的大小一定時(shí),若空洞的初始距離較小,則空洞在遷移的同時(shí)會(huì)相互合并,當(dāng)空洞的初始距離較大時(shí),空洞來不及合并,較小的空洞就已經(jīng)被熱流“吹散”。(3)焊點(diǎn)的溫度場(chǎng)分布是由焊點(diǎn)尺寸、焊點(diǎn)內(nèi)的電流密度和焊點(diǎn)缺陷共同決定的。當(dāng)焊點(diǎn)尺寸比較小時(shí),邊界溫度對(duì)焊點(diǎn)溫度場(chǎng)分布起主要作用;當(dāng)焊點(diǎn)尺寸較大時(shí),焦耳熱對(duì)焊點(diǎn)的溫度場(chǎng)分布不可忽視。焊點(diǎn)尺寸較小時(shí),焊點(diǎn)缺陷對(duì)焊點(diǎn)內(nèi)的溫度分布有較大影響;當(dāng)焊點(diǎn)尺寸較大時(shí),焊點(diǎn)缺陷不但對(duì)焊點(diǎn)內(nèi)的溫度分布有很大影響,還對(duì)焊點(diǎn)最高溫度有著重要的作用。對(duì)于焊點(diǎn)缺陷一定的情形,焊點(diǎn)內(nèi)最高溫度隨著電流密度的增大而增大。
【關(guān)鍵詞】：擴(kuò)散界面模型 熱致遷移 溫度場(chǎng) 空洞生長(zhǎng)
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TG40
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-22
• 1.1 課題研究的背景與意義9-11
• 1.2 電子產(chǎn)品的無鉛化趨勢(shì)11-12
• 1.3 焊點(diǎn)可靠性問題的研究12-16
• 1.3.1 焊點(diǎn)的可靠性問題的產(chǎn)生12-14
• 1.3.2 焊點(diǎn)的可靠性問題的研究14
• 1.3.3 焊點(diǎn)的可靠性研究方法14-16
• 1.4 有限單元法概述16-17
• 1.4.1 有限元法要點(diǎn)和特性16
• 1.4.2 有限元法計(jì)算流程16
• 1.4.3 有限元法特性16-17
• 1.4.4 FreeFem++簡(jiǎn)介17
• 1.5 相關(guān)領(lǐng)域研究現(xiàn)狀17-20
• 1.5.1 熱致遷移研究現(xiàn)狀17-20
• 1.5.2 焊點(diǎn)溫度場(chǎng)研究現(xiàn)狀20
• 1.6 本文主要研究?jī)?nèi)容20-22
• 第2章 模擬空洞生長(zhǎng)和遷移的分析模型22-28
• 2.1 研究模型22-23
• 2.2 模型的控制方程23-24
• 2.2.1 溫度場(chǎng)23
• 2.2.2 成分場(chǎng)23-24
• 2.3 模型的邊界條件24-25
• 2.3.1 溫度場(chǎng)對(duì)應(yīng)的邊界條件24-25
• 2.3.2 成分場(chǎng)對(duì)應(yīng)的邊界條件25
• 2.4 方程及變量的無量綱化處理25-28
• 2.4.1 溫度場(chǎng)方程的無量綱化26
• 2.4.2 成分場(chǎng)方程的無量綱化26-28
• 第3章 數(shù)值方法28-32
• 3.1 溫度場(chǎng)的數(shù)值計(jì)算方法28-30
• 3.1.1 溫度場(chǎng)方程離散28-29
• 3.1.3 溫度場(chǎng)邊界條件離散29-30
• 3.2 成分場(chǎng)控制方程離散化30-32
• 第4章 相場(chǎng)模擬結(jié)果32-45
• 4.1 分析模型32
• 4.2 單個(gè)空洞情況下的數(shù)值模擬結(jié)果32-38
• 4.2.1 溫度梯度對(duì)于空洞遷移與演化的影響32-34
• 4.2.2 空洞生長(zhǎng)速率對(duì)于空洞遷移與演化的影響34-37
• 4.2.3 初始空洞大小對(duì)于空洞遷移與演化的影響37-38
• 4.3 兩個(gè)空洞情況下的數(shù)值模擬結(jié)果38-45
• 4.3.1 溫度梯度對(duì)于空洞演化的影響38-41
• 4.3.2 初始空洞大小對(duì)于空洞演化的影響41-43
• 4.3.3 初始空洞位置對(duì)于空洞演化的影響43-45
• 第5章 焊點(diǎn)連接的有限元模型45-70
• 5.1 平面電場(chǎng)有限元法推導(dǎo)45-50
• 5.1.1 基本方程推導(dǎo)45-46
• 5.1.2 單元?jiǎng)澐峙c電場(chǎng)離散46-47
• 5.1.3 電勢(shì)插值函數(shù)47-48
• 5.1.4 內(nèi)部單元的積分計(jì)算48-49
• 5.1.5 邊界單元的積分計(jì)算49-50
• 5.1.6 電場(chǎng)方程的整體合成50
• 5.2 平面溫度場(chǎng)有限元法推導(dǎo)50-53
• 5.2.1 基本方程推導(dǎo)50-51
• 5.2.2 單元的積分計(jì)算51-52
• 5.2.3 溫度場(chǎng)方程的整體合成52-53
• 5.3 分析模型53-54
• 5.3.1 計(jì)算模型的建立53-54
• 5.3.2 研究模型的邊界條件54
• 5.4 數(shù)值模擬結(jié)果54-70
• 5.4.1 焊點(diǎn)尺寸對(duì)焊點(diǎn)溫度場(chǎng)分布的影響54-62
• 5.4.2 電流密度對(duì)焊點(diǎn)溫度場(chǎng)分布的影響62-65
• 5.4.3 缺陷對(duì)焊點(diǎn)溫度場(chǎng)分布的影響65-70
• 結(jié)論70-72
• 參考文獻(xiàn)72-76
• 致謝76

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本文編號(hào)：1117967