ANSYS的PBGA电子元器件结构优化设计(3)
随着数值计算技术的发展，通常采用有限差分法和有限单元法，其中有限单元法比有限差分法用的场合多。在PBGA封装模型分析软件中ANSYS软件则做出了重要的贡献。因为专门针对PBGA封装结构仿真分析的软件种类、功能少，所以在这其中功能强大ANSYS软件就此脱颖而出，而且仿真结果与实际情况差距并不是很大。
由于重量轻、价格低廉等优点，PBGA电子封装被广泛应用。为了提高PBGA电子元器件的可靠性，通过优化各组件的尺寸及材料性能来提高焊点的热疲劳寿命。有学者以焊点疲劳寿命为目标函数，对焊点高度，焊点宽度，基板长度，基板厚度等四个影响因素进行了因子设计。还有人研究了PCB芯片线膨胀系数、线膨胀系数、焊球焊料线膨胀系数等对PBGA 焊点可靠性的影响。外国研究者使用模型对温度循环载荷下PBGA电子元器件钎料焊点的可靠性进行了研究，Che则进行了试验，对其结果进行了验证。借用Anand模型描述钎料本构方程，对PBGA器件焊点的应力应变响应进行模拟，并借助寿命预测方程，为改善焊点可靠性提供理论参考。还有研究者运用全面解析试验设计方法，设计了芯片长度，焊盘厚度，网孔直径等多种不同工艺参数组合下的PBGA焊点可靠性。
1.3 研究方法
针对PBGA电子元器件结构优化问题，我采用了以下几种研究方法：
(1)文献研究法
文献研究法，是一种通用的研究方法。根据PBGA电子元器件结构优化设计课题，通过图书馆借书获取书籍文献资料，正确地剖析所要研究的问题，掌握该题目的重点。通过充分利用中国知网上的资源，下载到了几十篇关于国内外在PBGA方面研究的文献和书籍资料。通过阅读文献，了解到了PBGA电子元器件结构的设计优化问题的历史和现状，明确了自己的研究方向，切实得到了现实资料的比较资料，从而对自己所研究的课题有了一个全貌的认识。
(2)比较研究法
比较研究法是将两种或两种以上相同的类别但不同的研究方向的对象进行比较分析的一种方法。针对PBGA电子元器件结构优化，我从下载到的文献中重点选取了十篇关于PBGA电子元器件结构优化的论文，对文中所有的PBGA封装不同阵列进行比较分析，发现它们之间的相同点和不同点，比较它们之间的利与弊，从而吸收其中较为精彩的内容，防止出现低级的错误，为自己的PBGA电子元器件结构优化提供了最好的方向。
(3)定性分析法
学习并掌握ANSYS软件基本的使用方法，采用ANSYS有限元分析进行PBGA的模型建立，并在不同的应力条件下进行参数化分析，比如在一种阵列形式的PBGA模型中，考虑多种条件，控制某因素或某些不变，然后观察另外一些因素的改变，从而得出结论。
第2章 有限元分析及ANSYS软件简介
2.1 有限元分析方法简介
在物理和力学领域中，许多几何形状很规则或者材料性质比较简单的问题都可以用根据前人总结的常微分方程或基本方程和相应的边界条件的解析法来求解。然而剩下的不规则几何形状，材料性质比较复杂以及方程中某些特征是非线性等问题，就不能通过解析法求得精确的解。而人们为了解决这类复杂的问题，引用了两种方法。方法一是数值解法，数值解法能轻易的处理多个加载条件和复杂的几何结构。方法二是引入参量进行简化的方法，将方程和几何边界引入参量简化为简单的问题，但是这种方法由于过多的简化导致误差很大，一次次的简化带来的误差难以估计。综合比较方法一和方法二，方法二化简误差大而方法一需要庞大的计算。然而就在这个时候，计算机的飞速发展给方法一提供了坚实的运算基础，为如今求解实际问题的数值分析方法做出了不可磨灭的贡献。