4、金属加工与封装可靠性的有限元模拟研究

金属加工与封装可靠性的有限元模拟研究

在金属加工和电子封装领域，有限元模拟技术正发挥着越来越重要的作用。它能够帮助我们深入理解加工过程中的物理现象，优化工艺参数，提高产品的质量和可靠性。下面将分别介绍基于ABAQUS的切屑排出干涉有限元模拟，以及天线阵列BGA封装的热 - 机械耦合模拟研究。

基于ABAQUS的切屑排出干涉有限元模拟

3D切削模型的建立

在ABAQUS中定义刀具与工件表面的接触特性时，采用面 - 面接触形式，以考虑切屑之间的摩擦以及切屑在接触过程中法向接触形式的变化。当切削量恒定时，将实验得到的刀片摩擦系数输入到模拟软件中进行模拟研究。模拟过程不考虑切削过程中因发热导致的刀 - 屑摩擦系数的变化。芯片层与失效层、失效层与工件基体之间定义的基本形式为Tie，即它们连接为一个整体。

为了简化模拟模型并优化模拟过程，圆形刃刀具切削铜的模拟模型设计如下：工件由芯片层、失效层和工件三部分组成。在保证模拟精度所需网格数量的条件下，为提高模拟效率，将工件基体分为两层，与失效层接触的层划分密集网格，远离失效层的部分划分更密集的网格。

芯片分割槽数量对主切削力的影响

在实际切削中，常在圆弧上开设芯片分割槽，以引导切屑排出，减少切屑排出干涉程度，改善切削条件。研究人员在圆弧刃刀具上设置了1 - 4个芯片分割槽，并将刀具划分为多个圆弧段来模拟主切削力。模拟结果如下表所示：
| No | n | aw(mm) | f(mm/r) | V(m/min) | Fc(N) |
| — | — | — | — | — | — |
| 1 | 0 | 2p | 0.0385 | 20 | 1250 |