[发明专利]微组装组件振动疲劳寿命预测方法和系统

说明书

技术领域

本发明涉及电子器件寿命预测技术领域，特别是涉及一种微组装组件振动疲劳寿命预测方法和系统。

背景技术

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。

由于微组装组件在实际应用中通常需要安装在如PCB(Printed Circuit Board，印刷电路板)板等固定件上，而固定件为非刚性材料且尺寸较大，可能会因固定件谐振引起微组装组件的同步谐振，使得微组装组件的密封薄弱环节产生材料疲劳，最终导致结构受损开裂，因此需要对金属封装的电子组件振动疲劳寿命进行预测。目前没有关于微组装组件振动疲劳预测的方法，现有文献关于PCB板上器件BGA(Ball Grid Array Package球栅阵列封装)焊点振动疲劳寿命预测方法，为采用有限元模拟技术对PCB板振动特性进行仿真，通过对有限元模型的模态特性参数验证后，利用焊点应力响应数据对PCB板上器件BGA焊点振动疲劳寿命进行预测。

由于PCB板上器件BGA焊点的振动疲劳寿命预测，仅需考虑PCB板谐振型变对塑封器件BGA焊点施加的应力，若用于预测安装于固定件上承受两种谐振激励的微组装组件的寿命，存在准确度低的缺点，不适用于微组装组件的测试。

发明内容

基于此，有必要针对上述问题，提供一种适用于微组装组件、可提高测试准确度的微组装组件振动疲劳寿命预测方法和系统。

一种微组装组件振动疲劳寿命预测方法，包括以下步骤：

根据微组装组件与安装所述微组装组件的固定件的结构，建立振动仿真有限元模型，并提取所述振动仿真有限元模型的验证特性参数；

获取所述微组装组件的实验特性参数，并根据所述实验特性参数和验证特性参数对所述振动仿真有限元模型进行修正，得到振动仿真模型；

根据所述振动仿真模型对所述微组装组件进行随机振动应力响应仿真分析，获取所述微组装组件的振动疲劳危险点；

提取所述振动疲劳危险点在随机振动载荷下的等效应力功率谱密度(Power Spectral Density，PSD)；

对所述等效应力功率谱密度进行转换，得到循环应力时域数据；

获取所述振动疲劳危险点材料的S-N曲线，并根据所述S-N曲线和循环应力时域数据计算所述振动疲劳危险点在随机振动载荷下的振动疲劳寿命。

一种微组装组件振动疲劳寿命预测系统，包括：

建模模块，用于根据微组装组件与安装所述微组装组件的固定件的结构，建立振动仿真有限元模型，并提取所述振动仿真有限元模型的验证特性参数；

修正模块，用于获取所述微组装组件的实验特性参数，并根据所述实验特性参数和验证特性参数对所述振动仿真有限元模型进行修正，得到振动仿真模型；

仿真模块，用于根据所述振动仿真模型对所述微组装组件进行随机振动应力响应仿真分析，获取所述微组装组件的振动疲劳危险点；

提取模块，用于提取所述振动疲劳危险点在随机振动载荷下的等效应力功率谱密度；

转换模块，用于对所述等效应力功率谱密度进行转换，得到循环应力时域数据；

处理模块，用于获取所述振动疲劳危险点材料的S-N曲线，并根据所述S-N曲线和循环应力时域数据计算所述振动疲劳危险点在随机振动载荷下的振动疲劳寿命。

上述微组装组件振动疲劳寿命预测方法和系统，在验证得到振动仿真模型后，根据振动仿真模型对微组装组件进行随机振动应力响应仿真分析，获取微组装组件的振动疲劳危险点。提取振动疲劳危险点在随机振动载荷下的等效应力功率谱密度频域数据。对等效应力功率谱密度进行转换，得到循环应力时域数据。获取振动疲劳危险点材料的S-N曲线，并根据S-N曲线和循环应力时域数据计算振动疲劳危险点在随机振动载荷下的振动疲劳寿命。利用频域法提取危险点数据，然后转换为时域数据进行振动疲劳寿命预测，避免了利用时域法提取数据困难和数据处理量巨大的问题；同时采用固定件和微组装组件同步仿真模拟验证并提取响应数据的方法，有效解决了固定件振动、微组装组件振动综合影响问题。与PCB板上GBA焊点振动疲劳寿命预测方法相比，本方法采用固定件和微组装组件同步提取响应数据的方法，解决了安装于固定件上微组装组件在两种谐振激励源作用下预测其振动疲劳寿命预测的难题，提高了测试准确度。

附图说明

图1为一实施例中微组装组件振动疲劳寿命预测方法的流程图；