微组装组件抗振可靠性设计方法和系统技术方案

一种微组装组件抗振可靠性设计方法和系统，根据微组装组件的结构建立振动特性仿真有限元模型，根据振动特性仿真有限元模型得到不同焊缝宽度与第一阶固有频率的对应关系，进而获取预设的临界频率对应的焊缝临界宽度。根据焊缝临界宽度计算得到焊接临界功率和焊接电极临界角度，对微组装组件的缝焊关键工艺参数进行设计，根据确定的焊接临界功率和焊接电极临界角度对微组装组件进行缝焊处理。通过建立振动特性仿真有限元模型进行振动模拟仿真确定焊缝临界宽度，并以焊缝临界宽度为准则确定缝焊关键工艺参数，与传统的微组装组件设计方法相比，提高了微组装组件的抗振可靠性。

【技术实现步骤摘要】
微组装组件抗振可靠性设计方法和系统
本专利技术涉及电子器件可靠性设计
，特别是涉及一种微组装组件抗振可靠性设计方法和系统。
技术介绍
随着科学发展和社会进步，对电子产品的集成度要求越来越高。微组装组件是指将电子元器件用金属等材料进行封装而成的高密度集成的功能器件，可保护其中的电子元器件避免大气水汽腐蚀。现在的微组装组件主要采用平行缝焊工艺进行封装焊接。为保证微组装组件的抗振可靠性，产品应该在研发阶段对平行缝焊金属封装外壳的焊接结构进行优化设计，避免微组装组件金属封装外壳在20～2000Hz频率范围内存在谐振风险。传统的微组装组件平行缝焊优化设计方法是针对组件产品的气密性和缝焊工艺适用性开展，通过工艺试验优化缝焊电极角度、焊缝宽度以满足微组装组件气密性的要求，但不能消除振动环境下金属封装外壳可能谐振导致开裂的风险，存在抗振可靠性低的缺点。
技术实现思路
基于此，有必要针对上述问题，提供一种可提高抗振可靠性的微组装组件抗振可靠性设计方法和系统。一种微组装组件抗振可靠性设计方法，包括以下步骤：根据微组装组件的封装结构建立振动特性仿真有限元模型；根据所述振动特性仿真有限元模型提取不同焊缝宽度与相应第一阶固有频率的对应关系曲线；根据不同焊缝宽度与相应第一阶固有频率的对应关系曲线，获取预设的临界频率对应的焊缝临界宽度；根据所述焊缝临界宽度计算分析得到焊接临界功率和焊接电极临界角度；根据所述焊接临界功率和焊接电极临界角度对微组装组件进行缝焊工艺处理。一种微组装组件抗振可靠性设计系统，包括：构建模块，用于根据微组装组件的封装结构建立振动特性仿真有限元模型；提取模块，用于根据所述振动特性仿真有限元模型提取不同焊缝宽度与相应第一阶固有频率的对应关系曲线；获取模块，用于根据不同焊缝宽度与相应第一阶固有频率的对应关系曲线，获取预设的临界频率对应的焊缝临界宽度；处理模块，用于根据所述焊缝临界宽度计算分析得到焊接临界功率和焊接电极临界角度；缝焊模块，用于根据所述焊接临界功率和焊接电极临界角度对微组装组件进行缝焊工艺处理。上述微组装组件抗振可靠性设计方法和系统，根据微组装组件的封装结构建立振动特性仿真有限元模型，根据振动特性仿真有限元模型得到不同焊缝宽度与第一阶固有频率的对应关系曲线，进而获取预设的临界频率对应的焊缝临界宽度。根据焊缝临界宽度计算得到焊接临界功率和焊接电极临界角度，对微组装组件的平行缝焊关键工艺参数进行设计，根据确定的焊接临界功率和焊接电极临界角度对微组装组件进行缝焊处理。通过建立振动特性仿真有限元模型进行振动模拟仿真确定焊缝临界宽度，并以焊缝临界宽度为准则确定焊缝关键工艺参数，与传统的微组装组件封装工艺设计方法相比，提高了微组装组件的抗振可靠性。附图说明图1为一实施例中微组装组件抗振可靠性设计方法的流程图；图2为一实施例中平行焊缝宽度与相应第一阶固有频率的对应关系曲线示意图；图3为一实施例中微组装组件抗振可靠性设计系统的结构图。具体实施方式为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本专利技术的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本专利技术。但是本专利技术能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本专利技术内涵的情况下做类似改进，因此本专利技术不受下面公开的具体实施例的限制。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本专利技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本专利技术。一种微组装组件抗振可靠性设计方法，如图1所示，包括以下步骤：步骤S110：根据微组装组件的封装结构建立振动特性仿真有限元模型。微组装组件具体可以是HIC(hybridintegratedcircuit，混合集成电路)、微波混合集成电路、微波组件或SiP(SystemInaPackage，系统级封装)组件等，封装材料可以是金属、塑料或陶瓷等。在其中一个实施例中，步骤S110包括步骤11至步骤13。步骤11：根据微组装组件的封装结构建立相应的实体模型。步骤12：根据实体模型建立初始仿真有限元模型，并提取初始仿真有限元模型的仿真模态参数。仿真模态参数用于模型验证和修正。本实施例中仿真模态参数具体可包括微组装组件的前八阶模态振型和前八阶固有频率。微组装组件的固有频率满足特征方程|[K]-ω2[M]|＝0，其中，[K]为微组装组件的总刚度矩阵，[M]为微组装组件的总质量矩阵，ω2为微组装组件的谐振频率。可以理解，验证特性参数的具体数据并不是唯一的，可根据实际情况调整。步骤13：提取微组装组件的模态试验测试参数，与仿真模态参数对比，并根据模态试验测试参数对初始仿真有限元模型进行修正，直至仿真模态参数与模态试验测试参数匹配，得到振动特性仿真有限元模型。对应地，模态试验测试参数也包括微组装组件的前八阶模态振型和前八阶固有频率。具体可在微组装组件的外引脚刚性约束条件下进行模态试验，可采用等间距移动力锤法，对安装在弹性约束振动试验夹具上的微组装组件进行模态试验。将加速度传感器布置在微组装组件的振动疲劳损伤敏感区域的预设参考点上，当移动力锤敲击微组装组件的锤击点时，采集参考点的力信号和加速信号，进而获得对应的频率响应函数。根据频率响应函数分析并提取微组装组件的前八阶模态振型和前八阶固有频率。将试验获得的频率响应函数导入到模态分析软件中，进行模态识别，剔除虚假模态后，获得微组装组件的前八阶固有频率和振型。根据八阶振型的模态置信因子MAC值和固有频率值，当前八阶振型彼此正交，利用前八阶振型拟合频响函数。判断仿真模态参数与模态试验测试参数是否一致，若否，则对初始仿真有限元模型进行修正，并重新获取仿真模态参数再次进行判断；若是，则得到振动特性仿真有限元模型。对模型进行固有频率的修正具体可包括：有限元网格类型及疏密修正、边界自由度约束条件修正、界面接触方式修正、材料力学参数修正。采用逐一模态振型对比法对模型的模态振型进行修正，修正过程中同时兼顾对应的固有频率结果，以保证模态振型和固有频率都与实测结果一致。通过对比仿真模态参数与模态试验测试参数对模型进行修正，提高了模型的准确度。步骤S120：根据振动特性仿真有限元模型提取不同焊缝宽度与相应第一阶固有频率的对应关系曲线。焊缝宽度值的选取可根据微组装组件的外壳尺寸或缝焊工艺技术控制范围来确定。缝焊工艺具体为平行缝焊工艺。本实施例中焊缝宽度选取范围为微组装组件外壳腔壁厚度的5％～100％，或者焊缝宽度值为200微米～1000微米。可从上述两种范围内选取具体的宽度值，取值数量并不唯一。根据振动特性仿真有限元模型对微组装组件进行振动特性仿真，获取微组装组件在不同焊缝宽度时对应的第一阶的固有频率f1。得到焊缝宽度wi与相应第一阶固有频率f1的对应关系曲线。步骤S130：根据不同焊缝宽度与相应第一阶固有频率的对应关系曲线，获取预设的临界频率对应的焊缝临界宽度。预设的临界频率f0具体可根据微组装组件振动试验考核的频率范围确定。本实施例中临界频率为根据对所述微组装组件振动试验的频率范围得到，具体包括步骤31至步骤32。步骤31：提取微组装组件随机振动测试的频率范围。按GJB548B标准本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微组装组件抗振可靠性设计方法，其特征在于，包括以下步骤：根据微组装组件的封装结构建立振动特性仿真有限元模型；根据所述振动特性仿真有限元模型提取不同焊缝宽度与相应第一阶固有频率的对应关系曲线；根据不同焊缝宽度与相应第一阶固有频率的对应关系曲线，获取预设的临界频率对应的焊缝临界宽度；根据所述焊缝临界宽度计算分析得到焊接临界功率和焊接电极临界角度；根据所述焊接临界功率和焊接电极临界角度对微组装组件进行缝焊工艺处理。

【技术特征摘要】
1.一种微组装组件抗振可靠性设计方法，其特征在于，包括以下步骤：根据微组装组件的封装结构建立振动特性仿真有限元模型；根据所述振动特性仿真有限元模型提取不同焊缝宽度与相应第一阶固有频率的对应关系曲线；根据不同焊缝宽度与相应第一阶固有频率的对应关系曲线，获取预设的临界频率对应的焊缝临界宽度；临界频率为所述微组装组件振动试验的频率范围的上限值与预设频率余量值之和；焊缝临界宽度为所述微组装组件的相应第一阶固有频率等于临界频率时对应的焊缝宽度；根据所述焊缝临界宽度计算分析得到焊接电极临界角度和焊接临界功率；焊接电极临界角度为根据焊接电极角度与焊缝宽度的对应关系，计算焊缝临界宽度对应的焊接电极角度得到；焊接临界功率为通过焊接电极角度与焊接功率的对应关系，计算焊接电极临界角度对应的焊接功率得到；根据所述焊接临界功率和焊接电极临界角度对微组装组件进行缝焊工艺处理。2.根据权利要求1所述的微组装组件抗振可靠性设计方法，其特征在于，所述根据微组装组件的封装结构建立振动特性仿真有限元模型的步骤，包括：根据所述微组装组件的封装结构建立相应的实体模型；根据所述实体模型建立初始仿真有限元模型，并提取所述初始仿真有限元模型的仿真模态参数；提取所述微组装组件的模态试验测试参数，与所述仿真模态参数对比，并根据所述模态试验测试参数对所述初始仿真有限元模型进行修正，直至仿真模态参数与所述模态试验测试参数匹配，得到所述振动特性仿真有限元模型；模态试验测试参数和仿真模态参数均包括微组装组件的前八阶模态振型和前八阶固有频率。3.根据权利要求1所述的微组装组件抗振可靠性设计方法，其特征在于，所述临界频率为根据对所述微组装组件振动试验的频率范围得到，具体包括以下步骤：提取所述微组装组件振动试验的频率范围；将所述频率范围的上限值与预设频率余量值之和作为所述临界频率。4.根据权利要求1所述的微组装组件抗振可靠性设计方法，其特征在于，所述获取预设的临界频率对应的焊缝临界宽度为，提取所述微组装组件的相应第一阶固有频率等于所述临界频率时对应的焊缝宽度，作为所述焊缝临界宽度。5.根据权利要求1所述的微组装组件抗振可靠性设计方法，其特征在于，所述根据所述焊缝临界宽度计算分析得到焊接临界功率和焊接电极临界角度的步骤，包括：提取预设的缝焊临界温度值；根据所...

【专利技术属性】
技术研发人员：何小琦，李勋平，恩云飞，周斌，王军德，
申请(专利权)人：工业和信息化部电子第五研究所，
类型：发明
国别省市：广东;44