雷達微波模塊封裝過程的熱力學響應和工藝優(yōu)化設計.pdf

1、由于低溫共燒陶瓷(LTCC)與其他集成技術相比，具有高頻率、寬通帶和耐高溫等優(yōu)點，比目前應用廣泛的印刷電路板(PCB)更具有優(yōu)勢。低溫共燒陶瓷憑借其優(yōu)異的電子、熱力學和機械等特性，在軍事、航空、電子工業(yè)和汽車等領域越來越受到關注，然而低溫共燒陶瓷的焊接過程卻仍有許多問題尚未得到解決。為了獲得可靠的焊接質量，本文主要是對低溫共燒陶瓷的回流焊進行仿真分析和優(yōu)化設計。
　　本課題主要研究目的在于通過對回流焊的過程進行建模和仿真，尋求焊接

2、裂紋和氣孔問題的解決方法，然后對焊接的工藝參數(shù)進行優(yōu)化，并且還考慮焊接母材熱匹配的問題，以及裝夾工藝對焊接應力的影響，最后達到降低溫差和焊接應力的效果。
　　本文所做的主要研究內容有以下四個方面:
　　(1)微波模塊的熱應力分析。建立了微波模塊的熱力學仿真模型，使用ANAND本構方程表征焊錫的應力變化，然后采用分段加載對流換熱系數(shù)的方法，最后得到微波模塊的溫度響應曲線和應力云圖。通過對比溫度響應曲線和實測溫度曲線的關系，驗證

3、了仿真模型是正確的。而且還詳細分析了標準回流溫度曲線，闡述了各個溫區(qū)的規(guī)定標準和對回流焊的影響。
　　(2)優(yōu)化設計。分析微波模塊在回流焊過程中產生的問題，提出六種改進方案，并分別對六種方案的可行性進行詳細的分析。最后選擇工藝參數(shù)、零件材料和裝夾方式三種方案分別進行仿真分析，其中工藝參數(shù)的優(yōu)化是參考回流焊標準曲線的各個參數(shù)，焊接母材和裝夾方式的優(yōu)化是依據(jù)熱膨脹系數(shù)存在差異。最后仿真結果顯示裝配體溫差和應力大小都明顯降低。
　

4、　(3)軟件開發(fā)。使用VB6.0編寫出可以測量工件溫度的程序，然后聯(lián)合ANSYS的客戶化定制開發(fā)工具(ACT)模塊，將腳本程序嵌入到Ansys workbench中，最后能夠直觀顯示KIC2000軟件的工藝窗口界面。此腳本程序可以顯示模擬溫度曲線是否超出標準溫度曲線的范圍。如果超出規(guī)格范圍，需要對爐區(qū)溫度和傳送帶速進行重新優(yōu)化，從而為回流焊參數(shù)的設置提供理論依據(jù)，提高了仿真優(yōu)化分析的效率。
　　(4)軟件界面優(yōu)化。主要采用眼動實驗