2023年全國碩士研究生考試考研英語一試題真題(含答案詳解+作文范文)_第1頁
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文檔簡介

1、電子互連接頭的形態(tài)與其可靠性密切相關(guān)。隨著封裝結(jié)構(gòu)的日益復(fù)雜化以及新的互連方法的不斷涌現(xiàn),傳統(tǒng)的形態(tài)預(yù)測方法已經(jīng)不能滿足應(yīng)用的需要。本文建立了基于流體動力學(xué)的VOF兩相流形態(tài)預(yù)測模型,模型中流體被認為是氣體和液體的混合物,整個計算域求解一套流動和傳熱方程;自由表面根據(jù)流體體積(Volume of Fluid,VOF)函數(shù)通過分段線性的方法進行重構(gòu);表面張力通過連續(xù)表面力的方法轉(zhuǎn)換為動量方程的源項;相變采用焓-孔隙度的方法進行處理;釬料與

2、基板之間的潤濕通過施加壁面粘附邊界條件考慮。由動量守恒方程、連續(xù)性方程、流體體積守恒方程以及能量守恒方程構(gòu)成的控制微分方程組通過基于有限體積的流體力學(xué)通用求解器Fluent進行求解。
  從潤濕性、焊盤形狀、阻焊層、橋連以及復(fù)雜表面結(jié)構(gòu)等幾個方面考察了VOF模型對重熔接頭形態(tài)的預(yù)測能力,結(jié)果表明:相對于傳統(tǒng)的Surface Evolver模型,本文建立的模型可以計算大釬料量條件下釬料流出焊盤的過程以及接頭成形過程中的形態(tài)演變。此外

3、,該模型還可以計算熔融釬料的合并與分離,方便預(yù)測橋連接頭以及其它具有更復(fù)雜結(jié)構(gòu)接頭的形態(tài)。通過與試驗及Surface Evolver的結(jié)果對比發(fā)現(xiàn),VOF模型對重熔接頭形態(tài)預(yù)測的精度很高。
  采用VOF形態(tài)模型對熔滴正碰和偏碰角形焊盤的動態(tài)過程進行研究,發(fā)現(xiàn)熔滴碰撞焊盤后,沿焊盤交界線方向的變形較其它方向大,該方向的最大變形可以作為接頭是否發(fā)生橋連的主要判據(jù)。從碰撞開始到熔滴沿焊盤交界線方向達到最大鋪展的過程中,動能減小,粘性耗

4、散增加,表面能先減小后增加,熔滴的重力勢能很小可以忽略。整個碰撞過程中,焊盤上最大剪切應(yīng)力出現(xiàn)在接觸線附近區(qū)域,而熔滴表面形狀有突變的地方則是渦量與應(yīng)變率最大的地方。為了研究氣泡的形成機制,本文通過增加網(wǎng)格密度對熔滴碰撞角形焊盤前的過程進行計算,結(jié)果表明,熔滴正碰過程中,熔滴底部的氣體在碰撞過程中被壓縮,氣體壓力變大,導(dǎo)致底部向上發(fā)生凹曲變形,凹曲變形后的熔滴底部容易捕獲空氣,形成氣泡;而偏碰過程中,熔滴在一側(cè)焊盤發(fā)生變形后,會向另外一

5、側(cè)焊盤運動,運動過程中氣體被及時排除,因此最終無氣孔出現(xiàn)。此外,還定量分析了熔滴直徑、碰撞速度和焊盤夾角對熔滴碰撞角形焊盤熔滴形態(tài)的影響,有助于控制與優(yōu)化釬料熔滴噴射工藝。
  設(shè)計了毫米級別熔滴碰撞涂有釬劑鍍銅板以及未涂有釬劑鍍銅板的對比試驗,結(jié)果表明熔滴碰撞有釬劑基板會發(fā)生完全反彈,而碰撞無釬劑基板最終形成錐狀凸點。高速攝像試驗和本文模型的計算結(jié)果吻合良好。對于微米級別熔滴噴射凸點成形過程,模擬結(jié)果表明,若熔滴存在振蕩,振蕩和

6、凝固的耦合使得成形后的凸點具有表面波紋結(jié)構(gòu);若熔滴在回縮過程發(fā)生了完全凝固,則形成的凸點表面光滑。凝固對于凸點的成形具有重要影響,一方面凝固增加了熔滴振蕩的阻尼,導(dǎo)致振蕩次數(shù)減?。涣硗庖环矫婺淘斐蓜幽艿膿p失,使熔滴的最大鋪展減小。此外,凝固還減弱了熔滴與環(huán)境氣體以及熔滴與焊盤的相互作用。凸點成形過程中各能量之間的轉(zhuǎn)換滿足能量守恒定律,具體過程如下:動能呈現(xiàn)衰減振蕩的趨勢;表面能呈現(xiàn)前期振蕩,后期單調(diào)減小,粘性耗散隨時間單調(diào)增加;而重力

7、勢能很小,可以忽略。
  采用正交試驗設(shè)計的方法對影響熔滴成形的因素進行分析,結(jié)果表明碰撞速度、熔滴尺寸和熔滴初始溫度是影響凸點高度的顯著性因素,碰撞速度、熔滴尺寸是影響凸點底部直徑的顯著性因素。為了揭示單一因素對凸點形態(tài)的具體影響,還采用單因素分析的方法,依次研究了碰撞速度、熔滴直徑、熔滴溫度、基板溫度以及接觸熱阻的各自影響。單因素分析一方面可以證明正交試驗的正確性,說明本文獲得的結(jié)論具有廣泛性和代表性;另外一方面還可以研究不同

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