[发明专利]芯片封装焊点随机振动应力和回波损耗的优化方法

摘要

本发明公开了一种改善单方面进行振动分析研究或单方面回波损耗研究的问题的芯片封装焊点随机振动应力和回波损耗的优化方法。该方法在ANSYS和HFSS软件中分别建立CSP焊点模型，对模型分别进行有限元分析模型和三维电磁仿真分析，利用响应面法设计多组焊点形态参数水平组合并建模进行仿真计算，并采用响应曲面法对计算应力值、回波损耗值与CSP焊点形态参数间关系进行拟合，对拟合函数分别执行初始种群生成、交叉、变异和进化逆转操作，将两个种群作为整体进行评价及更新，重新判断，满足条件则对种群实施局部灾变，得到CSP焊点随机振动应力值和回波损耗值同时降低参数水平组合。采用该方法得到可用于指导兼顾CSP焊点随机振动应力和回波损耗的结构参数设计。

主权项

1.芯片封装焊点随机振动应力和回波损耗的优化方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：建立CSP焊点有限元分析模型和三维电磁仿真模型：所述模型为自上而下顺序叠置的有机基板(1)、焊点(2)和印制电路板(3)；步骤2：获取CSP焊点的随机振动应力：对步骤1)建好的模型施加约束，进行随机振动加载条件下分析，然后采用ANSYS软件对模型进行仿真分析而获取CSP焊点的应力分布；步骤3：获取CSP焊点的回波损耗：对步骤1)建好的模型施加波端口激励，然后采用HFSS软件对模型进行仿真分析而获取CSP焊点的回波损耗；步骤4：确定影响CSP焊点随机振动应力和回波损耗的影响因素：具体包括CSP焊点直径(D)、焊盘直径(L)和焊点高度(H)；步骤5：确立CSP焊点随机振动应力和回波损耗的影响因素的参数水平值：选取焊点直径、焊盘直径、焊点高度的3组水平值；步骤5：确立CSP焊点随机振动应力和回波损耗的影响因素的参数水平值：选取焊点直径、焊盘直径、焊点高度的3组水平值；步骤6：按响应面法设计仿真试验：设计n(n＝17)组仿真试验并进行建模仿真并测量获得每次试验的应力值、回波损耗值；步骤7：采用响应面法对计算所得的n(n＝17)组应力值、回波损耗值与CSP焊点应力和回波损耗影响因素间关系进行拟合，分别得到回归方程随机振动应力和回波损耗的回归方程；步骤8：采用随机方式生成初始种群；步骤9：将当前进化代数gen和最优适应度值未改变的次数num输入MATLAB软件程序中；得到交叉概率Pc和变异概率Pm；步骤10：分别对种群实施交叉操作；步骤11：分别对种群实施变异操作；步骤12：分别对种群实施进化逆转；步骤13：将种群作为整体计算适应度函数值，并采用最优保存策略选择最佳个体；步骤14：种群更新后重新判断，若gen值小于200且num值大于50，则对种群实施局部灾变，然后重复步骤8至步骤14；否则直接返回步骤8；最大遗传代数设为300代，gen值超过300则进行后续步骤；步骤15：MATLAB软件得出30组CSP焊点随机振动应力和回波损耗同时降低的非劣解参数组合；步骤16：根据所得非劣解寻找出在步骤15中得到的随机振动应力和回波损耗同时降低程度最大的最优参数组合：将CSP焊点各权重系数设置为λσ＝0.5、λδ＝0.5，令评价函数P＝λσ×F+λδ×S11，分别求得30组优化解的函数P的值，以评价函数P值最小表征该组合应力值、回波损耗值同时降低的程度最高；步骤17：最优参数组合实验验证：将最优参数组合重新建模分析并制作样件进行实测，验证优化结果的有效性。