编号：
毕业设计(论文)开题报告
题目类型：理论研究 实验研究 工程设计 工程技术研究 软件开发
2011年3月1日
开题报告填写要求
1．开题报告作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计（论文）工作前期内完成，经指导教师签署意见审查后生效。
2．开题报告内容必须用黑墨水笔工整书写，或按教务处统一设计的电子文档标准格式打印，禁止打印在其它纸上后剪贴，完成后应及时交给指导教师签署意见。
3．学生查阅资料的参考文献应在5篇及以上（不包括辞典、手册），开题报告的字数要在1000字以上。
4．有关年月日等日期的填写，应当按照国标GB/T 7408—94《数据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法》规定的要求，一律用阿拉伯数字书写。如“2004年4月26日”或“2004-04-26”。
5．“指导教师（签字）”日期填写成在2011年3月1日~ 5日之间的某个日期；“开题小组组长（签字）”日期填写成在2011年3月6日~10日之间的某个日期。
1．毕业设计的主要内容、重点和难点等 在SMT中，再流焊是非常重要的工艺。在再流焊过程中受到热冲击已成为PCB组件生产过程中生产缺陷的主要原因之一。PCB组件组成材料不同，热膨胀系数性能参数相差较大，容易产生翘曲变形等缺陷。造成元器件和PCB之间的电气和物理互连失败，导致整个PCB组件失效。而由于传统的经反复试验、反复调整来进改进再流焊工艺的方法既费时又耗费大量实验经费，不能适应当前电子产品更新速度快、竞争日益激励的需求，在这一背景下，焊接工艺的仿真、预测与控制研究引起了广泛的关注。 本毕业设计的主要工作是用有限元对PCB组件再流焊过程中的受热分析，建立瞬态温度场和应力场模型。用ANSYS软件对PCB组件在再流焊过程中由于受热产生的热机械反映进行模拟和分析，具体工作任务有： 1、查阅SMT再流焊接工艺的国内外研究现状，以及PCB组件的发展现状； 2、建立数学模型，对温度场和热应力场建立数学模型，应用有限元方程对这两个模型进行分析； 3、用ANSYS仿真软件建立PCB组件模型，仿真分析再流焊过程中PCB组件由于受热产生的热变形； 4、分析总结引起PCB板变形的原因以及在再流焊过程中变形量如何实现最小。 本毕业设计的重点在于： 1、建立有限元数学模型；以及掌握ANSYS软件的使用方法，包括基本模型的建立、模板参数的设置、PCB组件受力的分析、基本变形结果的得出与对PCB组件变形进行优化等等。 2、影响PCB组件变形的基本原理；再流焊温度与PCB组件变形之间的关系；PCB板的材料参数的设定； 3、PCB组件在再流焊过程中的温度场的施加；在受热的同时，受力情况的分析，即如何进行温度场和应力场的耦合，最后得出PCB板的位移量； 本毕业设计的难点在于： 1、PCB组件的材料参数的设定，即如何通过ANSYS软件对PCB板的材料参数进行设定； 2、建立正确的PCB组件模型，ANSYS的APDL编程并进行热-力分析； - 1 -
2．准备情况（查阅过的文献资料及调研情况、现有设备、实验条件等） 国内外研究现状： Hai Ding，Reinhard E.Powell等人采用的有限元建模方法，是一种比较不错的方法。有限元方法被广泛地运用在电子封装的结构和工艺建模与仿真中，但是它的充分运用还面临着挑战，特别是在一个系统或是组件比如印制电路板组件（PWBA）的建模。困难在于电子产品材料和几何形状的复杂性以及模拟验证。有限元方法使建模模块化和参数化可通过仿真实验来完成。该研究方法可建立准确有效的仿真模型。有限元建模每步都采用了解析方法，运用所制定方针，对几何外形进行建模，目标是建立，模块化，参数化的有效模型。针对一个PWBA组件，把它分解为如下图1所示，分别对各个分解部分进行建模，则元件的相同部分可不比重复建模。分解出来的最小单元叫做基本单位，每个基本单位的几何外型、材料属性、划分的网格都可以参数化。模块化和参数化可以减小建模的难度。有效建模时组件建模的关键，有一个有效但是简化的模型，整个组件的变化可以准确，快速地描述，比如变形研究。 四边扁平封装QFP 元 件 球栅阵列封装BGA 元件体 基板 印制电路板组件 PWBA 印制电路板PCB 倒桩芯片FC 芯片 元件体 引脚 焊料 填料区 焊料球 焊料球 图1 PWBA组件模块化 相关文献资料： [1] 吴兆华，周德俭.表面组装工艺技术[M].北京：国防工业出版社，2002. [2] 刘相新，孟宪颐.ANSYS基础与应用教程.北京：科学出版社，2006. [3] 祝效华，余志祥.ANSYS高级工程有限元分析返利精选.北京：电子工业出版社，2004.10. [4] 黄丙元.SMT再流焊温度场建模与仿真[D].天津大学学位论文，2005. [5] 毛信龙.PCB组件在再流焊过程中热变形的建模与仿真[D].天津大学学位论文，2005. - 2 -
[6] 赵健.PCB组件_力分析的有限元模型及仿真.天津大学学位论文，2006. [7] 魏顺宇等.多芯片组件的三维温场有限元模拟与分析[J].微电子学，2005（4） [8] 黄丙元等.SMT再流焊工艺及仿真研究现状.电子工艺技术.2004.11. [9] 杜磊等.再流焊工艺中表面组装片式元件热传输特性模拟.电子元件与材料. [10] 王耀霆.电子元件热分析应用研究[D].西安工业大学学位论文，2004. [11] Dvaid C whally，A simplified model of the reflow soldering process[J].SOLDER SURF MT TECH,2002,14(1):30-37 [12] P.A.Engel,Structural Analysis of Printed Circuit Board systems, NewYork: Springer 现有设备：计算机一台 3、实施方案、进度实施计划及预期提交的毕业设计资料 实施方案： 通过有限元的分析方法对PCB组件在再流焊过程中的变形情况进行分析，并对其分析结果进行预测。首先需要掌握ANSYS分析软件的原理和基本操作，掌握有限元分析的基本方法；然后结合有关原理和PCB板材料参数，对其进行结构参数化设计；最后再从实际角度进行仿真分析得出结论，并根据得到的结论给出针对PCB组件对再流焊温度曲线提出修改意见和建议。建模流程图如图2；PCB组件热变形仿真分析流程图如图3。 选择单元 印制电路板组件 PWBA 建立几何模型 建立数学模型 划分网格 ANSYS软件建模与仿真分析 定义材料属性 边界条件 得出结论 加载和求解 图3 PCB组件热变形仿真分析流程图 后处理及结论 图2 建模流程图 印制电路板（PWBA）：选择印制电路板的层数为4层，材料为FR4的覆铜箔基板，基板尺寸:长250mm，宽180mm。上面有2片PLCC和2片QFP。 数学建模：对温度场和应力场进行建模分析。 ANSYS软件建模与仿真分析：按照图2 建模流程进行建模；设置PCB组件材料- 3 -
参数，施加瞬态温度应力。进度实施计划： 2.15-2.28 ：搜集毕业设计资料； 3.01-3.06 ：完成英文翻译，并且不间断的学习有限元的理论知识； 3.06-4.04 ：系统的学习ANSYS软件，并掌握该软件的操作方法； 4.05-4.11 ：选择确定相关参数，用ANSYS软件对PCB组件进行有限元分析； 4.12-5.16 ：理论的分析软件分析得到的结果，总结输出的结果。 5.17-5.23 ：完成论文初稿，绘制机械图； 5.24-6.06 ：修改论文，答辩； 预计提交的毕业设计资料：毕业设计论文说明书、英文翻译(附原文)、利用ANSYS软件实现的PCB组件的仿真分析模型及结果、对再流焊温度曲线和PCB板的参数提出的实时性的建议和相关的机械图。 指导教师意见 指导教师（签字）： 2011年3月 日 开题小组意见 开题小组组长（签字）： 2011年3月 日
院（系、部）意见 主管院长（系、部主任）签字： 2011
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年3月 日
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