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摘要本文建立了QFN封装的1/4模型为研究对象，用Anand模型构建了钎料Sn3.0Ag0.5Cu的本构方程，通过ANSYS软件进行有限元分析和模拟，确定了在热循环条件下关键焊点的位置并对其进行了应力应变的分析，同时比较了不同焊点形态时QFN的可靠性。结果表明：在热循环条件下，QFN电子元器件焊点应力的最大值位于拐角处焊点上表面的位置，这个位置的焊点最容易失效。无缩回设计的引脚的可靠性优于有缩回设计的引脚；当采用无缩回设计引脚时，适当增加钎料的厚度和中央散热焊盘的焊接面积对塑性功的累积有影响，可以提高焊点的可靠性；而焊脚高度和焊点长度的变化对塑性功的累积没有明显影响，即对焊点的可靠性没有明显影响。40566
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毕业论文关键词：QFN封装 有限元分析 塑性功 可靠性
QFN Electronic Component Structural Optimization
Abstract
Establishing 1/4 model for the study of QFN package, Anand model was constructed using solder Sn3.0Ag0.5Cu constitutive equations, finite element analysis and simulation by ANSYS software, determined under thermal cycling conditions location key pad and its analysis of stress and strain, and compared different forms when QFN solder joint reliability. The results showed that: under thermal cycling conditions, the maximum stress of QFN solder electronic components located at the corner of the upper surface of the solder joint position, the position of joints most likely to fail. Pin design is superior reliability without retracting have retracted pin design; when using non-design pin is retracted, due to increase solder thickness and central heat pad welding area are cumulative plastic work influence, can improve reliability of solder joints; change of fillet weld height and length had no significant effect on the accumulation of plastic work, that no significant effect on the reliability of solder joints.
Keywords: QFN package; finite element analysis; plastic work; reliability
目录
第一章 绪论 1
1.1 电子封装发展与演变趋势 1
1.2 QFN电子封装 2
1.3 研究意义 2
1.4 国内外研究发展现状 3
1.5 本章主要内容 4
第二章 有限元法与ANSYS软件 6
2.1 有限元法的基本思想 6
2.2 有限元建模方法及步骤 6
2.3 ANSYS软件介绍 7
2.4 ANSYS有限元分析主要流程 8
2.5 本章小结 8
第三章 有限元模型建立与参数选择 9
3.1 QFN封装模型 9
3.2 模型简化 9
3.3 单元选取与材料参数 10
3.4 Anand粘塑性本构模型方程 10
3.5 模型建立与边界条件 11
3.6 热循环温度载荷施加 12
3.7 本章小结 12
第四章 模拟结果与分析 13
4.1 QFN关键焊点的确定 13
4.2 关键焊点应力应变分析 14
4.3 关键焊点失效原因 15
4.4 本章小结 16
第五章 结构优化设计 17
5.1 引脚形态优化设计 17
5.2钎料厚度的影响 19
5.3 散热焊盘焊接面积的影响 20
5.4 焊脚高度的影响 22
5.5 焊点长度的影响 23
5.6 本章小结 25
结论与展望 26
致谢 27
参考文献 28
第一章 绪论
近些年以来，移动通讯和计算领域的小型化，集约化趋势进程加快，小型封装和高密度组装技术也得到了迅猛的发展。在电子封装和组装的过程之中对电子元器件的要求也是越来越高了，QFN（quad flat non-leaded package）即方形扁平无引线封装应运而生。因其具有良好的电和热性能、同时也具备重量轻、体积小等特点，在电子行业中得到了很广泛的应用。