通常采用的数值分析方法可以分为两类,一类是以有限差分法为分析基础,另一 类是利用积分的方法建立等效前提进行分析。上述两种方法已经成功应用在不同 领域的各类问题中,但是它们的分析对象局限于规则的几何的图形。其实验结果 通常是根据实验数据归纳总结出近似函数,这使得实验结果存在较大的误差性与 局限性。与之相比,有限元方法进步明显。
本文中运用的是ANAYS有限元软件对片式电阻器件无铅焊点的可靠性以及 它的的热疲劳寿命进行分析计算的。用有限元法来研究元器件的各项参数必须经 过三个过程:过程前处理、求解过程以及后处理过程。前处理过程主要是通过 ANSYS 软件构建元器件的物理模型结构,并且要对所构建的模型的各个部分的 材料属性(包括弹性模量、线膨胀系数、泊松比等等)进行定义,并且对构架的 模型选择合适的网格对其进行网格划分。求解的过程需要先对模型进行施加载荷 和加载条件,再经过有限元分析去模拟得出需要的结果。后处理过程就是对模拟 的结果记忆得到的图形、数据等进行分析讨论并总结得出结论。
有限元理论的在时代发展的大背景下越来越趋于完善,现状已成为建筑家进 行模拟工程分析以及计算时非常关键的步骤,而且出现了越来越多的有限元分析 软件,列如:ANSYS、ABAQUS 以及 MARC 等等。这些软件具有强大的前处理、 后处理的功能以及仿真模拟能力,深得研究学者的喜爱。通过有限元软件的运用, 许多研究的内容得到了简化,涌现出许许多多通过有限元法来解决工程问题的例 子。由此可见有限元法的应用已经涉及并升入到了电子封装领域当中,这给科研 人带来了巨大的便利。有限元节省了计算的时间,简化了复杂问题,而且解决了 许多通过做实验无法得出结论的问题,比方说电子设备的尺寸问题等就可以通过 有限元法来进行优化设计。来*自-优=尔,论:文+网www.youerw.com
2。1。2 有限元法的基本思想
有限元法的根本思想是把离散的连续区域作为一系列的单元,元素的组合称 为离散化。由于这些单元的组合在不同的方式,它们可以有不同的配置,这可以 用来模拟和形状较为复杂的实体构造,以此来构建不同形状的物体和区域。有限 元法求解未知函数需要在区域内进行求解,它的最大的好处是可以各单元的单元 划分,有限元法是一种有效的数值分析方法。当从外部施加载荷和力道物体上, 使物体产生变形时,物体的许多单元也会产生相应的变形。结点变形引起的梯度 位移称为结点的位移。就能定义成一个简单的函数,并用它来描述位移发生变化 的趋势。有限元结点的位移往往作为先前未知的量。这将可以使有限元的派生函 数或者其他未知的领域的每个单元依照不同的结点形成一个新的未知量的值。由 此来在有限元分析当中分析与解决问题,与此同时也可以将其转换为连续无休止 的自由度问题。经过上述的分析过程,可以很显然的得出结论:如果单元数增加
(即为单位体积的减少)将会单元的提高插值精度,得出的结果页将更加趋近与 正确的答案。如果单位最终能达到收敛的要求,那么得出的数据将会成为最为接 近实际情况的结果。