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研究生:李家賢
研究生(外文):ChiaHsien Lee
論文名稱:無線網卡加速壽命之有限元素模擬與實驗分析比較
論文名稱(外文):Comparisons between Finite Element Simulation and Results of Accelerated Life Test for Wireless Client
指導教授:黃乾怡黃乾怡引用關係
指導教授(外文):Chien-Yi Huang
學位類別:碩士
校院名稱:華梵大學
系所名稱:工業工程與經營資訊學系碩士班
學門:工程學門
學類:工業工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2008
畢業學年度:96
語文別:中文
論文頁數:66
中文關鍵詞:有限元素分析熱衝擊可靠度加速壽命實驗
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在競爭激烈的電子產業裡,如何快速有效且成本低廉的測試產品可靠度成為一項重要的議題,測試產品可靠度主是要採用加速壽命試驗,加速壽命的方式可以分為實體試驗與軟體模擬兩個方式,其中軟體模擬是低成本且快速的方法,實體試驗的優勢是實驗數據與產品較為接近,本文以製程、材料與可靠度等角度來探討實體試驗與軟體模擬的關係,並以此訂定一個比例因子的概念,比較兩種的溫度範圍水準的軟體模擬與實驗數據,嘗試找出實體試驗與軟體模擬間的轉換方式。在找到轉換的比例因子後,以有限元素軟體去模擬四點點膠與L型點膠兩種點膠方式後,再藉由比例因子去轉換成實體試驗的實驗數據,以期實驗數據能更接近實體產品,接著評估何種方式對提升錫球的可靠度有較大的幫助與預估實體產品在兩種點膠後的錫球疲勞壽命。
本文以有限元素軟體Ansys模擬八分之一的晶片尺寸構裝CSP (Chip Scale Package, CSP)封裝的3D實體模型,在-40℃到100℃與-40℃到150℃兩種循環溫度熱衝擊下的錫球疲勞壽命,在與實體試驗的論文實驗數值相比較,比較結果發現在兩種不同的溫度應力下,軟體模擬與實體試驗的比例因子相當接近, 在藉由此比例因子的轉換下,可以知道在實體實驗下,L型的點膠可以承受18733次的溫度循環會優於四點點膠的4334次溫度循環。
致謝 ............................................................... I
摘要 .............................................................. II
摘要 ............................................................. III
目錄 .............................................................. IV
圖目錄 ............................................................ VI
表目錄 .......................................................... VIII
第一章、緒論 ................................................................. 1
1.1 研究背景與動機……………………...……………………………………...1
1.2 研究目的……………………………………………………………………..4
1.3 研究範圍與限制……..………………………………………….…………...7
1.4 研究流程……………………………………………………………………..7
1.5 論文架構……………………………………………………………………..9
第二章、文獻探討 .................................................. 10
2.1熱循環試驗……………………………………………………………..…...10
2.2有限元素軟體分析………………………………………………..………...11
2.3熱疲勞壽命預測…………………………………………………………….13
第三章、理論基礎 ................................................... 18
3.1 降伏條件………………………………………………...……………….....18
3.2 硬化法則………………………………………………...……………….....19
3.3 潛變………………………………………………...……………….............22
3.4 非線性的收斂準則……………………………………...……………….....24
3.5 疲勞理論………………………………………………...……………….....25
3.5.1 Coffin-Manson 疲勞壽命理論…………………….……………….27
3.5.2 Engelmaier 關係式………………………………...……………….28
3.5.3 Zahn 關係式………………………………...……………………….30
3.5.4 Syed 關係式………………………………...……………………….31
3.6 有限元素法………………………………………………...……………….31
3.6.1 元素、截面及材料定義……………………………………………32
3.6.2 建立幾何模型……………………………………...………………33
3.6.3 指定材料…………………………………………………………….33
3.6.4 網格…………………………………………………..……………33
3.6.5 負載及夾持………………………………...………………………34
3.6.6 分析…………………………………………………………….........34
3.6.7 結果…………………………………...…………….……………….34
第四章、有限元素法 ................................................. 35
4.1 實體模型分析……………………………………………….....................35
4.2 前處理………………………………………………..........................37
4.2.1 材料定義…………………………………….......……..................…37
4.2.2 元素……………………………………...……..................…………40
4.2.3 建立幾何模型、指定材料及網格化……………………………….41
4.3 求解……................…………………………………………......41
4.3.1 負載及邊界條件……………………………………..……………42
4.3.2 非線性選項之設定………………………...………………………45
4.4 後處理器…………………………………...……………………………….46
第五章、結果分析與可靠度改善 .......................................47
5.1 錫球的塑性應變…………………………………………….....................47
5.2 錫球的潛變應變……………………………………......................50
5.3 疲勞壽命……………………………………………………..........53
5.4 錫球的可靠度改善…………………………………....................55
5.4.1 四點點膠……………………………………………..……………56
5.4.2 L 型點膠……………………………………...……………………58
第六章、結論與展望 .................................................. 60
6.1 結論與建議…………………………………………….......................60
6.2 未來展望……………………………………................................61
參考文獻 .......................................................... 62
一、英文文獻
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[20]S. S. Manson , 1953. “Behavior of Materials under
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二、中文文獻
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國立清華大學動力機械工程所碩士論文。
[4] 陳俊龍,2000 年6 月,『PBGA 錫球幾何外型對疲勞壽命之影
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[5] 林勇志,2000 年6 月,『CSP 封裝產品在循環熱應力作用下之
可靠度分析』,國立成功大學機械工程所碩士論文。
[6] 吳迎龍,2002 年6 月,『晶片堆疊效應對球閘陣列構裝錫球熱
疲勞壽命影響之分析』,私立中華大學機械與航太工程所碩士論
文。
[7] 李昌駿,2002 年6 月,『具發泡式緩衝層之晶圓級封裝設計與
可靠度分析』,國立清華大學動力機械工程所碩士論文。
[8] 劉振中,2003 年6 月,『無鉛錫球含多層金屬薄膜之晶圓級封
裝結構應力分析』,國立成功大學工程科學系碩士論文。
[9] 黃清舜,2003 年6 月,『晶圓級晶片尺寸構裝可靠度分析』,
國立雲林科技大學機械工程系碩士論文。
[10] 方智凱,2004 年6 月,『利用等溫及非等溫分析評估覆晶式球
閘陣列構裝體在熱循環及熱衝擊下錫球之疲勞壽命』,私立中華
大學機械與航太工程所碩士論文。
[11] 劉育志,2005 年7 月『PBGA 封裝體在熱循環下的最大等效應變
之研究』,國立成功大學機械學系碩士論文。
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