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高温高电流密度下BGA焊点电迁移损伤 被引量：5
1
作者 郭福 文廷玉 +2 位作者 马立民 王乙舒 王娇娇 《北京工业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第11期1264-1274,共11页
为了研究球栅陈列封装(ball grid array,BGA)焊点在高温、高电流密度条件下的电迁移损伤演化行为,基于COMSOL Multiphysics 5.5软件提出一种损伤记录方法来模拟电-热-力多物理场耦合的工况,分析电迁移空洞产生和扩展的过程.综合考虑了... 为了研究球栅陈列封装(ball grid array,BGA)焊点在高温、高电流密度条件下的电迁移损伤演化行为,基于COMSOL Multiphysics 5.5软件提出一种损伤记录方法来模拟电-热-力多物理场耦合的工况,分析电迁移空洞产生和扩展的过程.综合考虑了电子风力、温度梯度、应力梯度和原子浓度梯度4种原子扩散动力对原子迁移的作用.结果表明:电迁移过程中电子风力和原子浓度梯度对电迁移空洞的形成起着主要作用,随着损伤的积累,电流堆积因子不断提高,孔洞周围电子风力作用更加明显,相反,原子浓度梯度通量起到了抑制原子过度迁移的作用.环境温度会影响焊点原子扩散系数,较高的温度下原子扩散系数较大,当环境温度处于高低温循环条件时,应力梯度通量和电子风力通量成为原子迁移主要动力. 展开更多
关键词 电迁移 有限元 电-热耦合 损伤演化 COMSOL Multiphysics 球栅阵列封装(BGA)
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锂电池在机械滥用下的耦合仿真模型研究
2
作者 李杰 张云龙 +1 位作者 何永全 汤元会 《电源技术》 CAS 北大核心 2024年第4期671-678,共8页
随着新能源汽车保有量的增加,因锂电池故障而引起的起火、爆炸等问题引起了各界的密切关注。锂电池在机械滥用下的热失控行为复杂、实验成本高、可重复性低,难以为研究提供有效、完备的数据。因此,利用高置信度仿真模型研究和评估锂电... 随着新能源汽车保有量的增加,因锂电池故障而引起的起火、爆炸等问题引起了各界的密切关注。锂电池在机械滥用下的热失控行为复杂、实验成本高、可重复性低,难以为研究提供有效、完备的数据。因此,利用高置信度仿真模型研究和评估锂电池的安全性能是一种可行的途径。基于Ls-Dyna软件建立了锂电池机-电-热耦合仿真模型。结果表明,该模型能够准确预测电池在受到压痕时的机械响应和电响应,且能合理地模拟电池的温度分布,具有较高的置信度。利用该模型对控制因素(压头半径,冲压方式)进行了研究,并综合分析了相关参数对锂电池安全性能的影响。所获得的结果可为车载锂电池包的设计和安全系统构建提供参考。 展开更多
关键词 锂电池 机械滥用 机-电-热耦合仿真模型 热失控
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沿面放电时环氧树脂车顶绝缘子的温度分布及耐电痕分析 被引量：11
3
作者 高波 包健康 +2 位作者 钟鑫 罗蜀彩 吴广宁 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第11期3576-3584,共9页
针对动车组受电弓环氧树脂车顶绝缘子放电产生电痕,致使绝缘性能下降的问题,基于ANSYS建立了车顶绝缘子沿面放电的非线性电热耦合瞬态模型。仿真结果表明:以温升来表征电痕程度,对局部电痕,耐电痕能力从低到高依次为护套表面、伞裙上表... 针对动车组受电弓环氧树脂车顶绝缘子放电产生电痕,致使绝缘性能下降的问题,基于ANSYS建立了车顶绝缘子沿面放电的非线性电热耦合瞬态模型。仿真结果表明:以温升来表征电痕程度,对局部电痕,耐电痕能力从低到高依次为护套表面、伞裙上表面、伞裙下表面;闪络时,伞裙边沿温度最高,耐电痕能力最低,伞裙根部温度最低,耐电痕能力最高;产生电痕的时间不同,其中伞裙上表面0.14 s,护套表面0.20 s,伞裙下表面0.55 s;电痕程度随时间而呈非线性变化,电蚀深度随时间而线性增加,电蚀宽度与时间的关系可用双指数函数来表征,趋势为先快后慢,最后趋于不变。研究结果揭示了受电弓环氧树脂车顶绝缘子不同部位的耐电痕能力与电痕侵蚀的规律,可为保障高速动车组的安全运行提供理论支持。 展开更多
关键词 车顶绝缘子 环氧树脂 电热耦合 沿面放电 耐电痕 温度分布 电蚀
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考虑多点随机接触的触头接触温升建模方法 被引量：1
4
作者 王成江 张琦 +3 位作者 刘强 王晓娟 李想 周颖 《高压电器》 CAS CSCD 北大核心 2021年第7期31-36,45,共7页
触头发热直接影响电气开关的运行性能,确定接触面的温升是很必要的。为了克服单点接触模型准确性较差的缺陷,结合传热理论,考虑触头接触热阻和多点接触的随机性,给出了一种通用的触头接触面温升建模方法。研究考虑接触热阻后的温升建模... 触头发热直接影响电气开关的运行性能,确定接触面的温升是很必要的。为了克服单点接触模型准确性较差的缺陷,结合传热理论,考虑触头接触热阻和多点接触的随机性,给出了一种通用的触头接触面温升建模方法。研究考虑接触热阻后的温升建模方法,和多点随机接触的结构建模方法,给出了具体计算模型和实现过程。实例测试结果表明:接触热阻能有效反应接触面和目标面之间的温差;多点随机接触的结构建模方法,能够正确反应斑点大小及斑点数量对温升的影响。该方法具有通用性,利用它可以自动生成斑点数量和大小可变的随机接触模型,并计算触头接触面上的温升分布。 展开更多
关键词 触头 接触温升 多点随机接触 电热耦合
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多物理场下FCBGA焊点电迁移失效预测的数值模拟研究 被引量：7
5
作者 张元祥 梁利华 +2 位作者 张继成 陈俊俊 盛玉峰 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2018年第3期487-496,共10页
随着微电子封装技术的快速发展,焊点的电迁移失效问题日益受到关注.基于有限元法并结合子模型技术对倒装芯片球栅阵列封装(flip chip ball grid array,FCBGA)进行电-热-结构多物理场耦合分析,详细介绍了封装模型的简化处理方法,重点分... 随着微电子封装技术的快速发展,焊点的电迁移失效问题日益受到关注.基于有限元法并结合子模型技术对倒装芯片球栅阵列封装(flip chip ball grid array,FCBGA)进行电-热-结构多物理场耦合分析,详细介绍了封装模型的简化处理方法,重点分析了易失效关键焊点的电流密度分布、温度分布和应力分布,发现电子流入口处易产生电流拥挤效应,而整个焊点的温度梯度较小.基于综合考虑"电子风力"、温度梯度、应力梯度和原子密度梯度四种电迁移驱动机制的原子密度积分法,并结合空洞形成/扩散准则及失效判据,分析FCBGA焊点在不同网格密度下的电迁移空洞演化过程,发现原子密度积分算法稳定,不依赖网格密度.采用原子密度积分法模拟真实工况下FCBGA关键焊点电迁移空洞形成位置和失效寿命,重点研究了焊点材料和铜金属层结构对电迁移失效的影响.结果表明,电迁移失效寿命随激活能的增加呈指数级增加,因此Sn3.5Ag焊点的电迁移失效寿命约为63Sn37Pb的2.5倍,有效电荷数对电迁移寿命也有一定的影响;铜金属层结构的调整会改变电流的流向和焊点的应力分布,进而影响焊点的电迁移失效寿命. 展开更多
关键词 电迁移 电-热-结构耦合分析 互连焊点 失效寿命 空洞演化
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受载复合煤岩变形破裂力电热耦合模型 被引量：5
6
作者 杨桢 代爽 +1 位作者 李鑫 齐庆杰 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第11期2764-2772,共9页
采用自主研制的电磁辐射信号采集系统、高精度红外热成像仪分别采集由顶板岩、煤层、底板岩组成的复合煤岩受载破裂产生的电磁辐射、红外辐射温度信号。对复合煤岩的弹性模量与温度变化规律进行研究。结合热损伤、力电耦合模型,提出复... 采用自主研制的电磁辐射信号采集系统、高精度红外热成像仪分别采集由顶板岩、煤层、底板岩组成的复合煤岩受载破裂产生的电磁辐射、红外辐射温度信号。对复合煤岩的弹性模量与温度变化规律进行研究。结合热损伤、力电耦合模型,提出复合损伤因子,建立了受载复合煤岩破裂力电热耦合模型。对试样测试的数据进行拟合,分别采用力电耦合模型、力电热耦合模型对测试的试样模型参数m进行拟合。研究结果表明,复合煤岩的弹性模量和温度呈负相关关系,复相关系数在0.9以上。建立的新模型参数复相关系数比力电耦合模型有一定提高,结果表明考虑热损伤对模型修正后,模型精确度得到提高。 展开更多
关键词 受载煤岩 电磁辐射 变形破裂 力电热耦合模型
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