【技术实现步骤摘要】
本申请涉及电路互连仿真的，特别是一种微簧引脚组装锡膏涂覆仿真方法。
技术介绍
1、电子产品日益向小型化、轻量化和高可靠方向发展，装联组装密度的提高对电子装联过程的精细化控制提出了越来越严格的要求。尤其对于球栅阵列器件、陶瓷柱栅阵列器件等高密度、细间距器件来说，其装联密度越高，器件间距和焊盘之间的间隙越小，对焊膏涂覆工艺的选择提出了越来越高的要求。焊膏涂覆厚度与焊膏涂覆量对焊接完成后的焊点形貌会产生影响，进而影响焊点的应力状态，对焊点在后续多应力场服役过程中的可靠性产生影响。
2、微簧结构互连作为下一代的阵列互连技术，在宇航军工领域有广泛的运用前景。相较于传统的球栅阵列与柱栅阵列的引脚互连焊点，微簧引脚外观结构与之区别较大，应用之前需首先对微簧引脚的焊接工艺开展研究。微簧引脚焊接的核心难点是对锡膏涂覆量的控制，回流焊过程中焊膏涂覆量决定了焊料在微簧引脚的爬升状态，互连焊盘的尺寸和焊料的爬升状态决定了焊点回流焊后的应力集中系数。为了减少微簧引脚互连焊点在长期使用过程中的内应力，需要在焊料能充分润湿弹簧内外径的同时，尽量降低焊料的爬升高度。钎料沿弹簧绕组爬升的高度主要与焊盘直径和焊膏厚度有关。对于陶瓷柱栅阵列(ccga)而言，焊柱的直径必须比焊盘小30％到35％，这样才能在柱子的周边形成适当的焊点。由于微簧焊柱需要焊膏完全填满微簧内径与外径，且微簧焊柱的支撑力较ccga焊柱的小，因此相同尺寸的焊盘下微簧焊柱的直径比ccga的直径大。
3、焊膏量会影响焊接接头的可靠性，若焊膏量过多，微簧四周及中心区域的焊料高度也
4、为了能够尽可能降低焊点焊接后的应力，需要在焊接微簧引脚之前对焊膏的涂覆工艺及其对应的焊点润湿爬升后的形貌进行仿真，为了更高效系统地研究焊膏涂覆工艺对焊点应力状态的影响，可对焊膏开展涂覆仿真研究。目前对微簧引脚的焊膏涂覆润湿行为尚无仿真分析先例，因此亟需开发一种微簧引脚组装锡膏涂覆仿真技术，为后续焊盘设计及微簧焊点应力分析提供基础。
技术实现思路
1、本申请提供一种微簧引脚组装锡膏涂覆仿真方法，目的是解决微簧互连这一新型互连技术焊膏涂覆工艺参数尚无研究的问题，通过对比仿真结果与试验结果，该仿真技术具有精准、高效的优点。
2、第一方面，提供了一种微簧引脚组装锡膏涂覆仿真方法，包括：
3、按照微簧引脚组装焊点实际尺寸建立三维微簧引脚模型；
4、引入跟踪自由表面的vof模型来观察焊料区域的流动，vof模型基于焊料与空气的两相相互作用；
5、采用ansys fluent软件对微簧引脚的锡膏涂覆过程进行仿真，得到焊点形貌；
6、基于微簧引脚的锡膏涂覆仿真所得到的焊点形貌，建立有限元模型，对微簧引脚焊点回流焊凝固过程的焊点应力分布进行模拟。
7、结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述微簧引脚模型包括焊盘镀层、焊膏、微簧、空气域，所述微簧引脚模型满足以下至少一项：
8、焊盘镀层的材料为金、镍、银中的任一项；
9、焊膏组分为63sn37pb、96.5sn3.0ag0.5cu、62sn36pb2ag中的任一项；
10、微簧线圈材料是铍铜，线圈表面镀层成分为sn、63sn37pb、au中的任一项；
11、空气域的组分为空气氛围、氮气氛围与汽相液氛围中的任一项。
12、结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述方法采用geo-reconstruct方法对气-液界面进行处理，以约束焊料与空气的两相相互作用。
13、结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，焊料相的分数体积f在0～1范围内，f＝1表示焊料的存在。
14、结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述方法包括：
15、根据体积分数及其导数信息计算线性界面相对于每个部分填充单元中心的位置；
16、根据计算获得的线性界面及其法向和切向的速度分布信息计算单元各个面上的对流通量；
17、用通量平衡的方法计算每个单元内的流体体积分数。
18、结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述锡膏涂覆过程的仿真通过基于有限体积fvm的流体力学通用求解器fluent，对由动量守恒方程、连续性方程、流体体积守恒方程以及能量守恒方程构成的控制微分方程组进行求解。
19、结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述焊点形貌满足：
20、锡膏在微簧引脚上的最终爬升高度位于微簧底部线圈一圈半到两圈半之间；
21、焊点形貌为凹形圆角形状。
22、第二方面，提供了一种微簧引脚优化设计方法，所述方法包括：
23、对微簧引脚组装焊点的焊盘直径与锡膏涂覆体积参数进行设置，通过如上述第一方面中的任意一种实现方式中所述的微簧引脚组装锡膏涂覆仿真方法进行仿真，得到多个微簧引脚锡膏涂覆参数下的应力仿真结果；
24、基于多个微簧引脚锡膏涂覆参数下的应力仿真结果，对微簧引脚互连焊点的焊盘尺寸和焊膏量进行优化设计。
25、结合第二方面，在第二方面的某些实现方式中，所述应力结果包括以下至少一项：焊点结构应力最大值、焊料中间凹陷位置的应力值与边角位置的应力值。
26、结合第二方面，在第二方面的某些实现方式中，所述优化设计包括：
27、建立目标函数yi＝f(x1，x2)，i＝1,2,3，x1为焊盘尺寸，x2为焊膏量，y1为mises应力，y2为s11应力，y3为s12应力；
28、根据多个微簧引脚锡膏涂覆参数下的应力仿真结果，通过多项式回归建立目标函数的二次多项式模型：yi＝β0+β1x1+β2x2+β3x12+β4x1x2+β5x22+∈，其中i＝1,2,3，β0、β1、β2、β3、β4、β5为多项式回归系数，∈为误差项；
29、使用最小二乘法统计方法估计多项式模型中的参数；
30、将估计得到的多项式模型作为目标函数，使用梯度下降法寻找最小化应力的焊盘尺寸与焊膏量。
31、与现有技术相比，本申请提供的方案至少包括以下有益技术效果：
32、(1)采用微簧引脚组装的锡膏涂覆仿真技术，可以高效的对不同焊盘直径与焊膏涂覆量条件下锡膏在微簧引脚的爬升过程进行模拟，并提出一种对最优微簧引脚涂覆参数的判据，有效节约了微簧焊接实验、外观观察、焊接质量检测与力学实验的时间与材料成本。
33、(2)所提出的微簧引脚组装锡膏涂覆仿真技术，通过与真实微簧引脚焊点剖切图进行对比，保证了此仿真技术本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种微簧引脚组装锡膏涂覆仿真方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的微簧引脚组装锡膏涂覆仿真方法，其特征在于，所述微簧引脚模型包括焊盘镀层、焊膏、微簧、空气域，所述微簧引脚模型满足以下至少一项：
3.根据权利要求1所述的微簧引脚组装锡膏涂覆仿真方法，其特征在于，所述方法采用Geo-Reconstruct方法对气-液界面进行处理，以约束焊料与空气的两相相互作用。
4.根据权利要求3所述的微簧引脚组装锡膏涂覆仿真方法，其特征在于，焊料相的分数体积F在0～1范围内，F＝1表示焊料的存在。
5.根据权利要求3所述的微簧引脚组装锡膏涂覆仿真方法，其特征在于，所述方法包括：
6.根据权利要求1所述的微簧引脚组装锡膏涂覆仿真方法，其特征在于，所述锡膏涂覆过程的仿真通过基于有限体积FVM的流体力学通用求解器Fluent，对由动量守恒方程、连续性方程、流体体积守恒方程以及能量守恒方程构成的控制微分方程组进行求解。
7.根据权利要求1所述的微簧引脚组装锡膏涂覆仿真方法，其特征在于，所述焊点形貌满足：
8
9.根据权利要求8所述的微簧引脚优化设计方法，其特征在于，所述应力结果包括以下至少一项：焊点结构应力最大值、焊料中间凹陷位置的应力值与边角位置的应力值。
10.根据权利要求8所述的微簧引脚优化设计方法，其特征在于，所述优化设计包括：
...【技术特征摘要】
1.一种微簧引脚组装锡膏涂覆仿真方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的微簧引脚组装锡膏涂覆仿真方法，其特征在于，所述微簧引脚模型包括焊盘镀层、焊膏、微簧、空气域，所述微簧引脚模型满足以下至少一项：
3.根据权利要求1所述的微簧引脚组装锡膏涂覆仿真方法，其特征在于，所述方法采用geo-reconstruct方法对气-液界面进行处理，以约束焊料与空气的两相相互作用。
4.根据权利要求3所述的微簧引脚组装锡膏涂覆仿真方法，其特征在于，焊料相的分数体积f在0～1范围内，f＝1表示焊料的存在。
5.根据权利要求3所述的微簧引脚组装锡膏涂覆仿真方法，其特征在于，所述方法包括：
6.根据权...
【专利技术属性】
技术研发人员：安琪，张明华，王宁宁，飞景明，向语嫣，彭聪辉，邵春盛，刘雪莹，许娜，王君，刘萍，贺佳伟，罗熹，
申请(专利权)人：北京卫星制造厂有限公司，
类型：发明
国别省市：
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