一种再流焊冷却阶段下应力的焊点结构参数的优化方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110532651A(43)申请公布日2019.12.03(21)申请号201910743601.4(22)申请日2019.08.13(71)申请人桂林电子科技大学地址541004广西壮族自治区桂林市七星区金鸡路1号(72)发明人黄春跃唐香琼赵胜军付玉祥高超(74)专利代理机构北京中济纬天专利代理有限公司11429代理人石燕妮(51)Int.Cl.G06F17/50(2006.01)G06N3/00(2006.01)权利要求书1页说明书7页附图3页(54)发明名称一种再流焊冷却阶段下应力的焊点结构参数的优化方法(57)摘要本发明提供了一种焊点再流焊焊后冷却应力的测量系统及方法中，结合响应面和人工蜂群算法减小再流焊冷却阶段下的焊点内的应力，具有很高的收敛可靠性和较高的收敛速度，能够较快地搜索到全局的最优解，极大的方便了后期焊点结构参数优化设计，在保持种群多样性及搜索全局最优解方面具有明显优势，且ANSYS应力值有所降低。实现了减小再流焊冷却阶段下的焊点内应力的目标，进而提高了焊点再流焊后服役可靠性。CN110532651ACN110532651A权利要求书1/1页1.一种再流焊冷却阶段下应力的焊点结构参数的优化方法，其特征在于，包括：基于ANSYS建立再流焊后焊点在冷却阶段下的仿真分析模型，并在所述仿真分析模型中施加冷却阶段的温度载荷，以获取焊点的应力值；获取影响焊点应力值的影响因素以及影响因素的参数水平值；在响应面下获取影响因素与应力值之间的函数关系，并利用多组实验样本对所述函数关系进行误差分析以确定所述函数关系是否正确；当所述函数关系正确时利用人工蜂群算法对焊点结构参数优化。2.如权利要求1所述的再流焊冷却阶段下应力的焊点结构参数的优化方法，其特征在于，所述仿真分析模型包括由上之下依次设置的芯片、焊点及PCB基板。3.如权利要求1所述的再流焊冷却阶段下应力的焊点结构参数的优化方法，其特征在于，所述影响因素包括焊点高度、焊点直径、焊盘直径和焊点间距中的一种或多种。4.如权利要求3所述的再流焊冷却阶段下应力的焊点结构参数的优化方法，其特征在于，所述参数水平值的水平数为3，因素数为4。5.如权利要求1所述的再流焊冷却阶段下应力的焊点结构参数的优化方法，其特征在于，所述实验样本至少包括30组，其中，至少25组为分析因子，至少5组为零点因子。6.如权利要求1所述的再流焊冷却阶段下应力的焊点结构参数的优化方法，其特征在于，利用人工蜂群算法对焊点结构参数优化的步骤包括：设置人工蜂群算法的约束条件、蜜蜂总数、最大迭代次数及进化代数；初始化种群，以得到每个初始解的适应度值；引领蜂于当前位置进行领域搜索，跟随蜂按照概率选择需要跟随的引领蜂；当蜜源位置经过一设定次数次循环以后未更新位置，则引领蜂变为侦查蜂，重新寻找蜜源，并记录领域范围内函数关系的最优解及对应参数。7.如权利要求6所述的再流焊冷却阶段下应力的焊点结构参数的优化方法，其特征在于，引领蜂按照如下公式进行邻域搜索：其中，j为解的维数；k∈{1，2，...，Ne}，Ne为种群个数，且k≠i，k，j均随机生成；为区间[-1，1]之间的随机数。8.如权利要求7所述的再流焊冷却阶段下应力的焊点结构参数的优化方法，其特征在于，所述概率的计算公式为：其中，fi为第i个蜜源的适度值。9.如权利要求8所述的再流焊冷却阶段下应力的焊点结构参数的优化方法，其特征在于，按照如下公式重新寻找蜜源：其中，j为解的维数，rand(0，1)为区间的随机数。2CN110532651A说明书1/7页一种再流焊冷却阶段下应力的焊点结构参数的优化方法技术领域[0001]本发明涉及电子元器件封装与测试技术领域，尤其是一种再流焊冷却阶段下应力的焊点结构参数的优化方法。背景技术[0002]BGA(BallGridArray)封装器件具有体积小、高密度、高性能和信号延迟少等优点而被广泛用于各种电子产品中。焊点在BGA封装中起着电气连接、机械支撑及散热等作用，是封装结构中最为薄弱的环节。BGA器件在再流焊焊接过程中，由于BGA器件封装体和印制电路板(PCB)热膨胀系数不匹配，在焊接过程中引起形变进而产生的应力基本由焊点承担，因此相比具有柔性引脚的插接器件，BGA焊点的可靠性明显低于插接器件。针对焊点在再流焊过程中应力变化和再流焊工艺对焊点焊接质量的影响，国内外学者展开了相关研究。在国内，对板级组件再流焊接进行了研究，通过板级组件的结构和材料性能灵活地调整峰值温度与再流时间以优化再流焊曲线，提高焊点的焊接质量从而实现提高板级组件的可靠性；研究表明在再流焊过程中在焊点凝固前强制制冷能有效提高焊点质量；通过建立PBGA焊点二维模型进行再流焊冷却阶段加载仿真，分析了