高g值冲击下灌封电路系统的动态响应及失效分析
发布时间：2022-01-27 05:43
在弹体侵彻目标防护工程的过程中,电路系统将承受高g值加速度冲击,需要用环氧树脂进行灌封防护。为进一步提高灌封防护技术,本文研究了高g值冲击下灌封电路系统的动态响应和失效机理。通过对比不同封装及灌封模式下的动态响应,验证了灌封层对应力波幅值的隔离与衰减效果,同时分析了不同情况下电路系统抗冲击性能上的差异。此外,环氧树脂作为粘弹性材料,具有消波减振能力。以灌封材料的高频松弛时间,和冲击脉宽为变量,参考正交实验设计,通过模拟计算了其对结构响应频率,耗散能,耗散速度等的影响,验证了关于粘弹性材料在交变应力下耗散能力的理论分析。最后,以引脚与芯片和PCB板两侧连接面的位移差作为“桥梁”,模拟计算了不同情况下引脚焊接的可靠性。结果表明:（1）灌封结构对应力波幅值有明显的削弱效果,但电路板元器件结构导致的应力集中,使得QFP封装中芯片与引脚连接部位容易发生破坏;BGA封装中焊接面容易断开失效;横向布置的BGA封装电路板抗冲击性能相对较好。（2）灌封材料的高频响应时间越短,灌封体对内部机械能的耗散速度越快,消波减振效果越好;载荷脉宽越大,系统的响应振动周期越长,灌封体总的耗散能越小,但耗散时间差异不大...
【文章来源】：中北大学山西省
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
实验中失效的灌封电路系统
室在MEMS非易失存储器防护的研究中，选用环氧树脂对电路模块进行灌封防空气炮加载实验进行验证，结果表明在该结构的保护下，存储器可以经受峰值 5.5ms 的冲击波加载过程。瑞士武器系统与弹药实验中心[20]设计了高 g 值弹道记录器 FDR，并在实验过程中成功测得幅值 90000g，脉宽 200us 的冲击曲线些研究者[21-22]采用了冲击塞或磁流变冲击隔离技术，通过吸收冲击能量，对冲离。在国内，中北大学徐鹏等[23]用泡沫铝金属壳结构对电路系统受到的冲击进行空气炮加载实验（图 1.2）进行了验证。张文栋等[24-25]将传感器安装在弹体后上（图 1.3），在侵彻单层钢靶实验中获得了峰值超过 18 万 g 的冲击加速度曲忠等[26]尝试在系统外部增加缓冲弹簧结构，并对该结构进行了优化设计。在这护下，陈小伟、高进忠等人[27]在钻地弹以 1200m/s 的初速度侵彻多级高强度混实验中，获得了高达 15 万 g 峰值的弹体侵彻加速度曲线。
室在MEMS非易失存储器防护的研究中，选用环氧树脂对电路模块进行灌封防空气炮加载实验进行验证，结果表明在该结构的保护下，存储器可以经受峰值 5.5ms 的冲击波加载过程。瑞士武器系统与弹药实验中心[20]设计了高 g 值弹道记录器 FDR，并在实验过程中成功测得幅值 90000g，脉宽 200us 的冲击曲线些研究者[21-22]采用了冲击塞或磁流变冲击隔离技术，通过吸收冲击能量，对冲离。在国内，中北大学徐鹏等[23]用泡沫铝金属壳结构对电路系统受到的冲击进行空气炮加载实验（图 1.2）进行了验证。张文栋等[24-25]将传感器安装在弹体后上（图 1.3），在侵彻单层钢靶实验中获得了峰值超过 18 万 g 的冲击加速度曲忠等[26]尝试在系统外部增加缓冲弹簧结构，并对该结构进行了优化设计。在这护下，陈小伟、高进忠等人[27]在钻地弹以 1200m/s 的初速度侵彻多级高强度混实验中，获得了高达 15 万 g 峰值的弹体侵彻加速度曲线。
【参考文献】：
期刊论文
[1]系统级封装中焊点失效分析技术[J]. 潘书山,陈颖,季斌. 电子与封装. 2016(04)
[2]高性能环氧电子灌封胶的研制[J]. 朱伟,曾亮,高敬民,姜其斌,李鸿岩. 绝缘材料. 2014(01)
[3]弹体高过载硬回收测量技术的实验探讨[J]. 何丽灵,高进忠,陈小伟,孙远程,姬永强. 爆炸与冲击. 2013(06)
[4]减载材料对弹载器件抗高过载能力影响研究[J]. 李俊,宁全利,朱建生,刘闯. 兵器材料科学与工程. 2013(03)
[5]跌落冲击载荷下焊锡接点金属间化合物层的动态开裂[J]. 安彤,秦飞. 固体力学学报. 2013(02)
[6]弹载数据存储模块抗高过载防护技术研究[J]. 姬永强,李映辉,聂飞. 振动与冲击. 2012(18)
[7]引信抗大过载技术研究及方案设计[J]. 尚雅玲,彭艳垒,梁捷. 舰船电子工程. 2012(06)
[8]几种常见缓冲托盘的缓冲材料研究[J]. 沈训乐,刘乘. 包装工程. 2012(01)
[9]高g值侵彻加速度测试及其相关技术研究进展[J]. 徐鹏,祖静,范锦彪. 兵工学报. 2011(06)
[10]几种常用缓冲材料的性能研究[J]. 刘乘,任亚东. 包装工程. 2010(07)
博士论文
[1]焊锡接点金属间化合物（IMC）微结构演化与微观—宏观力学行为关系研究[D]. 安彤.北京工业大学 2014
[2]微电子封装中无铅焊点的实验研究与可靠性分析[D]. 牛晓燕.太原理工大学 2009
[3]基于纳米压痕法的无铅BGA焊点力学性能及其尺寸效应研究[D]. 王凤江.哈尔滨工业大学 2006
硕士论文
[1]强冲击载荷下35CrMnSi动态力学行为与断裂机理研究[D]. 李硕.中北大学 2015
[2]高冲击环境下弹载引信灌封层对系统的防护分析和仿真研究[D]. 焦敏.中国工程物理研究院 2014
[3]BGA焊点在不同加载方式下的纳米力学行为研究[D]. 刘阁旭.哈尔滨理工大学 2014
[4]硬目标侵彻测试系统防护设计与仿真分析[D]. 姬永强.西南交通大学 2013
[5]微电子封装结构冲击失效的数值研究[D]. 金超超.浙江工业大学 2012
[6]军用电子模块无铅焊点可靠性的研究[D]. 贾小平.清华大学 2011
[7]侵彻测试系统可靠性研究[D]. 李峥辉.中北大学 2010
[8]无铅焊料对电子封装芯片动态可靠性影响的研究[D]. 袁国政.太原理工大学 2007
本文编号：3611879
【文章来源】：中北大学山西省
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
实验中失效的灌封电路系统
室在MEMS非易失存储器防护的研究中，选用环氧树脂对电路模块进行灌封防空气炮加载实验进行验证，结果表明在该结构的保护下，存储器可以经受峰值 5.5ms 的冲击波加载过程。瑞士武器系统与弹药实验中心[20]设计了高 g 值弹道记录器 FDR，并在实验过程中成功测得幅值 90000g，脉宽 200us 的冲击曲线些研究者[21-22]采用了冲击塞或磁流变冲击隔离技术，通过吸收冲击能量，对冲离。在国内，中北大学徐鹏等[23]用泡沫铝金属壳结构对电路系统受到的冲击进行空气炮加载实验（图 1.2）进行了验证。张文栋等[24-25]将传感器安装在弹体后上（图 1.3），在侵彻单层钢靶实验中获得了峰值超过 18 万 g 的冲击加速度曲忠等[26]尝试在系统外部增加缓冲弹簧结构，并对该结构进行了优化设计。在这护下，陈小伟、高进忠等人[27]在钻地弹以 1200m/s 的初速度侵彻多级高强度混实验中，获得了高达 15 万 g 峰值的弹体侵彻加速度曲线。
室在MEMS非易失存储器防护的研究中，选用环氧树脂对电路模块进行灌封防空气炮加载实验进行验证，结果表明在该结构的保护下，存储器可以经受峰值 5.5ms 的冲击波加载过程。瑞士武器系统与弹药实验中心[20]设计了高 g 值弹道记录器 FDR，并在实验过程中成功测得幅值 90000g，脉宽 200us 的冲击曲线些研究者[21-22]采用了冲击塞或磁流变冲击隔离技术，通过吸收冲击能量，对冲离。在国内，中北大学徐鹏等[23]用泡沫铝金属壳结构对电路系统受到的冲击进行空气炮加载实验（图 1.2）进行了验证。张文栋等[24-25]将传感器安装在弹体后上（图 1.3），在侵彻单层钢靶实验中获得了峰值超过 18 万 g 的冲击加速度曲忠等[26]尝试在系统外部增加缓冲弹簧结构，并对该结构进行了优化设计。在这护下，陈小伟、高进忠等人[27]在钻地弹以 1200m/s 的初速度侵彻多级高强度混实验中，获得了高达 15 万 g 峰值的弹体侵彻加速度曲线。
【参考文献】：
期刊论文
[1]系统级封装中焊点失效分析技术[J]. 潘书山,陈颖,季斌. 电子与封装. 2016(04)
[2]高性能环氧电子灌封胶的研制[J]. 朱伟,曾亮,高敬民,姜其斌,李鸿岩. 绝缘材料. 2014(01)
[3]弹体高过载硬回收测量技术的实验探讨[J]. 何丽灵,高进忠,陈小伟,孙远程,姬永强. 爆炸与冲击. 2013(06)
[4]减载材料对弹载器件抗高过载能力影响研究[J]. 李俊,宁全利,朱建生,刘闯. 兵器材料科学与工程. 2013(03)
[5]跌落冲击载荷下焊锡接点金属间化合物层的动态开裂[J]. 安彤,秦飞. 固体力学学报. 2013(02)
[6]弹载数据存储模块抗高过载防护技术研究[J]. 姬永强,李映辉,聂飞. 振动与冲击. 2012(18)
[7]引信抗大过载技术研究及方案设计[J]. 尚雅玲,彭艳垒,梁捷. 舰船电子工程. 2012(06)
[8]几种常见缓冲托盘的缓冲材料研究[J]. 沈训乐,刘乘. 包装工程. 2012(01)
[9]高g值侵彻加速度测试及其相关技术研究进展[J]. 徐鹏,祖静,范锦彪. 兵工学报. 2011(06)
[10]几种常用缓冲材料的性能研究[J]. 刘乘,任亚东. 包装工程. 2010(07)
博士论文
[1]焊锡接点金属间化合物（IMC）微结构演化与微观—宏观力学行为关系研究[D]. 安彤.北京工业大学 2014
[2]微电子封装中无铅焊点的实验研究与可靠性分析[D]. 牛晓燕.太原理工大学 2009
[3]基于纳米压痕法的无铅BGA焊点力学性能及其尺寸效应研究[D]. 王凤江.哈尔滨工业大学 2006
硕士论文
[1]强冲击载荷下35CrMnSi动态力学行为与断裂机理研究[D]. 李硕.中北大学 2015
[2]高冲击环境下弹载引信灌封层对系统的防护分析和仿真研究[D]. 焦敏.中国工程物理研究院 2014
[3]BGA焊点在不同加载方式下的纳米力学行为研究[D]. 刘阁旭.哈尔滨理工大学 2014
[4]硬目标侵彻测试系统防护设计与仿真分析[D]. 姬永强.西南交通大学 2013
[5]微电子封装结构冲击失效的数值研究[D]. 金超超.浙江工业大学 2012
[6]军用电子模块无铅焊点可靠性的研究[D]. 贾小平.清华大学 2011
[7]侵彻测试系统可靠性研究[D]. 李峥辉.中北大学 2010
[8]无铅焊料对电子封装芯片动态可靠性影响的研究[D]. 袁国政.太原理工大学 2007
本文编号：3611879
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