[发明专利]一种陶瓷焊柱阵列的热疲劳寿命优化方法

权利要求书

1.一种陶瓷焊柱阵列的热疲劳寿命优化方法，其特征在于，包括如下：

(1)根据基于陶瓷焊柱阵列CCGA的系统级封装SIP结构，在PROE软件中建立该结构的参数化几何模型，并将该几何模型导入ANSYS软件中添加材料参数，通过Anand本构模型描述CCGA所使用材料的力学行为，加载约束以及多周期的温度循环载荷，且每个周期高低温驻留阶段的时间相等，升降温阶段的时间相等，形成初始有限元模型；

(2)计算初始有限元模型中CCGA的等塑性应变范围值A，通过基于应变的修正后Coffin-Manson寿命预测模型计算初始有限元模型中CCGA的热疲劳寿命L；

(3)选取对CCGA热疲劳寿命有影响的因素，包括材料属性、几何结构；

(4)通过仿真软件对所选因素进行参数化，得到各因素对于CCGA热疲劳寿命的灵敏度，并选取灵敏度排列靠前的N个因素作为关键因素，N为大于2的整数；

(5)在实际工程所允许的范围内选取各关键因素的参数，且每个关键因素选取的参数个数相同；

(6)根据各关键因素和其对应参数建立正交试验表；

(7)根据正交试验表建立相应的有限元模型，并进行仿真，得到正交试验表中每组试验的CCGA的等塑性应变范围值A_k并填入正交试验表中，再通过基于应变的修正后Coffin-Manson寿命预测模型计算正交试验表中每组试验的CCGA的热疲劳寿命L_k填入正交试验表中；

(8)计算正交试验表中每组试验的信噪比SNR，根据信噪比SNR计算不同关键因素在不同参数下的信噪比平均值M_ij，选取各关键因素信噪比平均值最大的参数，得到最优因素组合；

(9)将最优因素组合代入仿真模型，计算最优因素组合仿真模型中CCGA的等效塑性应范围值A'，并通过基于应变的修正后Coffin-Manson寿命预测模型计算最优因素组合仿真模型中CCGA的热疲劳寿命L'；

(10)将初始有限元模型中CCGA的热疲劳寿命L与最优因素组合仿真模型中CCGA的热疲劳寿命L'进行对比：

若L'大于L，则结束优化；

否则，选取不同的因素重复(3)到(9)，或者选取最优因素组合附近的参数重复(5)到(9)，直到L'大于L；

(11)按照最优因素组合的参数，设计基于陶瓷焊柱阵列CCGA的系统级封装SIP结构。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，(1)中的Anand本构模型包括如下一个流动方程和三个演化方程：

其中，1为流动方程，2、3、4为三个演化方程，式中为非弹性应变率，σ为变形阻力，A为置前系数，s为变形阻力，Q为激活能，R为气体常数，ξ为应力因子，T为热力学温度，m为应力的应变率敏感度，h₀为硬化/软化常数，a为硬化/软化的应变率敏感度，s^*为给定温度和应变率条件下变形阻力s的饱和值，为变形阻力饱和值s^*的系数，n为应变率敏感度，为非弹性应变率，Q为激活能，A为置前系数。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，(2)、(7)和(9)中的CCGA的等塑性应变范围值，是指在温度循环周期中，其等效塑性应变范围达到稳定时的值。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，(2)中通过基于应变的修正后Coffin-Manson寿命预测模型，计算初始有限元模型中CCGA的热疲劳寿命L，公式如下：

式中c为疲劳延展指数c＝-0.442-1.6×10^-4T_m+1.74×10^-2ln(1+f)，T_m为平均温度，f为热循环频率，ε'_f为疲劳延展系数，为初始有限元模型的塑性切应变范围值，A为初始有限元模型的等效塑性应变范围值。