[发明专利]快速获取载荷作用下印制板组件表面曲率分布的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种快速获得外载荷作用下印制板组件表面曲率分布的方法，尤其是适用于法向载荷作用时印制板组件表面曲率分布的快速获取方法。

背景技术

印制板组件是电子设备发挥作用的关键构成部分。印制板组件由印制板和焊接在印制板上的多个元器件组成，各元器件的润湿力和润湿角度在同一焊接条件下差异很大，对整机、部件可靠性影响很大。在使用过程中电子设备受到的外部载荷经由机箱作用在印制板组件上。印制板组件在这些载荷(尤其是沿印制板法向的载荷)的作用下产生弯曲变形，印制板的表面由平面变化为翘曲平板表面，从而使安装在印制板上的电子元件的引脚或焊点受到弯曲应力和剪切应力的作用，这些应力是引起电子元件疲劳损伤的重要因素。与此同时已有的研究结果表明，上述应力与印制板表面的曲率分布存在直接联系。诸如：Dave S.Steinberg在《VIBRATION ANALYSIS FOR ELECTRONIC EQUIPMENTS》一书中指出元件引线和焊点的应力与印制板的曲率相关；李德葆在《实验模态分析及其应用》一书中认为承弯元件的应力是与印制板的曲率成正比的；Jing-en Luan等在《Modal Analysis and Dynamic Response of Board Level Drop Test》一文中指出印制板中曲率最大的位置，弯曲应力最大。

现有技术获取曲率的方法有4种：第1种是利用弯曲平板的曲率表达式计算曲率；第2种是利用计算模态曲率的中心差分法计算曲率；第3种是利用应变与曲率的关系式计算曲率；第4种是利用有限元方法中的壳单元来计算曲率。具体如下：

1)利用弯曲平板的曲率表达式计算曲率

图4所示的弯曲平板的曲率可以由式(a)计算：

ρ=1R=2δ(L2)2+δ2---(a)]]>

式(a)中，ρ为弯曲平板的曲率；R为弯曲平板的曲率半径；δ为板弯曲后形成的拱形的拱高(板的弯曲变形量)；L为平板弯曲变形后形成的拱形的跨度。

这样，根据式(a)在可以根据板的弯曲变形量就可以计算出板弯曲的曲率。但是该方法仅能完成简单弯曲变形时平板曲率的计算，而无法计算复杂变形的平板(图5所示)的曲率。这是由于式(a)是在假设平板弯曲后可以看作一段圆弧的前提下，利用平面几何分析的方法推导出的，显然当平板产生的变形较为复杂时，该方法的假设不成立，也就无法完成曲率计算。

2)利用计算模态曲率的中心差分法来计算曲率

曲率模态可以在位移模态的基础上由中心差分发近似计算。具体如下：