【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电子封装器件仿真领域，更具体地，涉及随机振动工况下球栅阵列封装的焊点受力分析方法和系统。
技术介绍
1、目前芯片封装越来越集成化，高密度的球栅阵列封装导致bga（ball grid array，球栅阵列）焊点往小而密的方向发展，而芯片封装在服役环境中受到振动冲击等动态机械荷载，会导致芯片封装的开裂、脆裂等破坏失效。对芯片封装的数值模拟可以降低产品的试验成本，缩短设计周期。
2、球栅阵列封装焊点数量多，尺寸小，焊点和芯片存在较大的尺寸差异。如果完全根据结构尺寸进行建模，则会导致有限元计算中的网格数量巨大，且现有计算机无法提交计算的问题。因此需要对球栅阵列封装焊点部分进行特殊方法的处理，以满足计算效率和精确度。
3、目前球栅阵列的等效处理方法有很多种，比如全局材料均匀化法、子模型法、局部材料均匀化法。但是全局材料均匀化法会导致仿真结果精度较低，子模型法和局部材料均匀化法并不能有效降低仿真模型的复杂度，因此，在计算随机振动工况下球栅阵列封装的焊点受力需要新的数值方法。
技术实现思路
1、针对现有技术的缺陷，本专利技术的目的在于提供随机振动工况下球栅阵列封装的焊点受力分析方法和系统，旨在解决现有球栅阵列等效方法计算效率低、仿真结果精度低的问题。
2、为实现上述目的，第一方面，本专利技术提供了一种随机振动工况下球栅阵列封装的焊点受力分析方法，包括：
3、s1.以焊点总体积相等为原则，对目标封装原始模型中各个球栅阵列进行稀疏化等效，
4、s2.对封装的等效稀疏化有限元模型进行模态分析，得到封装的第一阶模态的振型中振幅最大的bga焊点，以该焊点为中心，确定危险区域；
5、s3.对于危险区域，将其还原为原始模型对应部分，对于其他区域，将其保留为等效稀疏化有限元模型对应部分，得到整个封装的等效模型；
6、s4.对封装的等效模型进行随机振动响应分析，得到各焊点的rms应力。
7、优选地，所述对封装原始模型中各个球栅阵列进行稀疏化等效，所述稀疏化等效后的球栅阵列包括个直径为高度为的等效圆柱形焊点，其中，
8、
9、
10、其中，为正整数，为该球栅阵列原始模型中焊点数量，为球栅阵列原始模型中单个焊点的体积，的值为原始焊点的高度，为向上取整运算符。
11、需要说明的是，本专利技术优选上述方式进行稀疏化等效，焊点的总体积不变的同时，确保在整个原始区域内均匀分布，一方面保证在进行随机振动应力分析中焊点的应力贡献度保持不变；另一方面保证焊点稀疏化过程的可行性，即4k个原始焊点稀疏化为1个等效焊点，等效焊点的体积便于计算，等效焊点的位置便于排布。
12、优选地，对于封装中的不同球栅阵列，稀疏化等效后的单个焊点体积的最大值不超过最小值的三倍。
13、需要说明的是，网格最小尺寸需兼顾到最小焊点，当体积相差超过3倍时，最大焊点和最小焊点采用同样网格尺寸时，最大焊点则需要划分更多的网格，从而导致整个模型的网格数量增大，计算效率降低。本专利技术优选上述方式，为后续划分网格和有限元计算提供便利。
14、优选地，所述以该焊点为中心，确定危险区域，具体为：
15、取振幅最大的焊点周围4个焊点4个焊点的范围为危险区域，若振幅最大焊点在封装边缘，仅取该芯片bga阵列内部，不向其他芯片bga延伸。
16、优选地，该方法还包括：根据随机振动失效概率分析理论，将焊点的应力和焊点的失效应力进行对比，得到整个封装的随机振动失效概率。
17、优选地，将应变最大值的焊点确定为危险焊点，根据整个封装的等效模型的应变云图，确定危险焊点的z向最大应变。
18、优选地，该方法还包括：根据危险焊点的z向最大应变，计算封装的疲劳寿命循环次数：
19、
20、其中，为疲劳寿命循环次数，为危险焊点的z向最大1σ应变，为焊料材料的弹性模量，为焊料材料的最终拉伸强度。
21、为实现上述目的，第二方面，本专利技术提供了一种随机振动工况下球栅阵列封装的焊点受力分析系统，包括：处理器和存储器；所述存储器，用于存储计算机执行指令；所述处理器，用于执行所述计算机执行指令，使得第一方面所述的方法被执行。
22、为实现上述目的，第三方面，本专利技术提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如第一方面所述方法的步骤。
23、总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：
24、本专利技术公开一种随机振动工况下球栅阵列封装的焊点受力分析方法和系统，先进行均匀稀疏化等效，确定第一阶模态的振型中振幅最大的bga焊点，并以该焊点为中心确定危险区域，然后将危险区域的按照稀疏化前的三维模型重新划分网格，建立危险区域的网格，此区域和非危险区域的网格构成整个封装的等效有限元模型，进行随机振动响应分析。本专利技术保证危险区域所有细节的同时，对非危险区域进行稀疏化处理，使得数值模拟计算效率更高，同时也保证了有限元计算的精确度要求。
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1.一种随机振动工况下球栅阵列封装的焊点受力分析方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对封装原始模型中各个球栅阵列进行稀疏化等效，所述稀疏化等效后的球栅阵列包括个直径为高度为的等效圆柱形焊点，其中，
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，对于封装中的不同球栅阵列，稀疏化等效后的单个焊点体积的最大值不超过最小值的三倍。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述以该焊点为中心，确定危险区域，具体为：
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法还包括：根据随机振动失效概率分析理论，将焊点的3σ应力和焊点的失效应力进行对比，得到整个封装的随机振动失效概率。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，将应变最大值的焊点确定为危险焊点，根据整个封装的等效模型的应变云图，确定危险焊点的Z向最大应变。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，该方法还包括：根据危险焊点的Z向最大1σ应变，计算封装的疲劳寿命循环次数：
8.一种随机振动工况下球栅阵列封装的焊点受力分析系统，其特
9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至7任一项所述方法的步骤。
...【技术特征摘要】
1.一种随机振动工况下球栅阵列封装的焊点受力分析方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对封装原始模型中各个球栅阵列进行稀疏化等效，所述稀疏化等效后的球栅阵列包括个直径为高度为的等效圆柱形焊点，其中，
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，对于封装中的不同球栅阵列，稀疏化等效后的单个焊点体积的最大值不超过最小值的三倍。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述以该焊点为中心，确定危险区域，具体为：
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法还包括：根据随机振动失效概率分析理论，将焊点的3σ应力和焊点的失...
【专利技术属性】
技术研发人员：王诗兆，李丽丹，陈冉，张适，
申请(专利权)人：武创芯研科技武汉有限公司，
类型：发明
国别省市：
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