一种充电模块的焊点热疲劳寿命预测方法与流程

1.本发明涉及充电散热技术领域，尤其涉及一种充电模块的焊点热疲劳寿命预测方法。


背景技术：

2.目前充电模块通常使用smt进行封装，smt指的是第四代封装技术—表面贴装技术(surface mount technology简称smt)，是20世纪90年代的世界十大新技术之一，并很快广泛的应用于集成电路，具有成本低廉、集成度高、重量轻、易于自动化等优点。由于充电模块在充放电过程中存在热循环的情况，而焊点最常见的破坏大多由于热循环导致，目前缺乏对充电模块的焊点热疲劳寿命预测方法。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种充电模块的焊点热疲劳寿命预测方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
4.本发明是通过以下技术方案实现的：一种充电模块的焊点热疲劳寿命预测方法，包括下列步骤：
5.s1、建立关于充电模块物理结构的sherlock物理模型，所述sherlock物理模型中包含两个原装风机模块以及一个新增风机模块；
6.s2、确定sherlock物理模型所处的环境剖面，所述环境剖面包括温度循环剖面；
7.s3、通过ansys icepaks对所述sherlock物理模型进行热应力仿真；
8.s4、对仿真结果采用基于c-m模型的威布尔似然估计法进行失效分析，获得焊点可靠性失效概率密度函数，使用所述焊点可靠性失效概率密度函数预估得到焊点热疲劳寿命。
9.可选的，所述通过ansys icepaks对所述sherlock物理模型进行热应力仿真，具体包括：在所述ansys icepaks中导入所述sherlock物理模型，并设置模型各部分的参数，根据所述温度循环剖面设置相应的温度循环载荷，利用icepak中软件中的温度边界设置命令，设置sherlock物理模型与空气的对流换热系数，求解出温度循环下sherlock物理模型的热应力仿真结果。
10.可选的，根据所述焊点热疲劳寿命，调整新增风机模块在sherlock物理模型上的位置，重复步骤s2-s3，获得多个热应力仿真结果。
11.可选的，对仿真结果采用基于c-m模型的威布尔似然估计法进行失效分析，其中c-m模型的数学表达式如下：式中nf为疲劳寿命函数，εf为疲劳延性系数，δγ为总应变，c为疲劳延性指数。
12.可选的，对仿真结果采用基于c-m模型的威布尔似然估计法进行失效分析，获得焊点可靠性失效概率密度函数，其中焊点可靠性失效概率密度函数的数学表达式如下：
式中x为计算参数。
13.可选的，所述热疲劳寿命预测方法应用在充电模块上，所述充电模块包括外壳、电路板以及三个散热风机，其中所述电路板设置在所述外壳内部，两个所述散热风机设置在所述外壳的侧面，剩余所述散热风机设置在前述侧面的相邻面中心，前述侧面的相邻面上还设有开口。
14.与现有技术相比，本发明达到的有益效果如下：
15.本发明提供的充电模块的焊点热疲劳寿命预测方法，借助仿真软件构建了充电模块物理结构的sherlock物理模型，并利用ansys icepak软件对sherlock物理模型进行热应力仿真，将仿真结果导入基于c-m模型的威布尔似然估计算式获得焊点可靠性失效概率密度函数，根据所述焊点可靠性失效概率密度函数预估得到焊点热疲劳寿命，其预测结果结果准确，能够很好的反应充电模块的焊点热疲劳寿命情况。
附图说明
16.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的优选实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
17.图1为本发明提供的一种充电模块的焊点热疲劳寿命预测方法的流程图；
18.图2为本发明提供的基于c-m模型的威布尔似然估计算式。
具体实施方式
19.为了使得本发明的目的、技术方案和优点更为明显，下面将参照附图详细描述根据本发明的示例实施例。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是本发明的全部实施例，应理解，本发明不受这里描述的示例实施例的限制。基于本发明中描述的本发明实施例，本领域技术人员在没有付出创造性劳动的情况下所得到的所有其它实施例都应落入本发明的保护范围之内。
20.在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。
21.应当理解的是，本发明能够以不同形式实施，而不应当解释为局限于这里提出的实施例。相反地，提供这些实施例将使公开彻底和完全，并且将本发明的范围完全地传递给本领域技术人员。
22.在此使用的术语的目的仅在于描述具体实施例并且不作为本发明的限制。在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也意图包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应明白术语“组成”和/或“包括”，当在该说明书中使用时，确定所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或更多其它的特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或组的存在或添加。在此使用时，术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所
有组合。
23.为了彻底理解本发明，将在下列的描述中提出详细的结构，以便阐释本发明提出的技术方案。本发明的可选实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式。
24.参见图1，一种充电模块的焊点热疲劳寿命预测方法，包括下列步骤：
25.s1、建立关于充电模块物理结构的sherlock物理模型，所述sherlock物理模型中包含两个原装风机模块以及一个新增风机模块。
26.在步骤s1中，在sherlock上对充电模块进行物理建模，其所建立的sherlock物理模型包含充电模块的外壳，以及设置在充电模块外壳上的两个原装风机模块以及一个新增风机模块。
27.s2、确定sherlock物理模型所处的环境剖面，所述环境剖面包括温度循环剖面；
28.根据sherlock物理模型所处的实际工况，并综合考虑sherlock物理模型的散热和环境，做出对应的温度循环剖面，温度循环剖面包括起始温度、参考温度、最高温度、最低温度，以及温度上升、下降和停留在最高和最低温度的持续时间、日循环次数和年循环次数。
29.s3、通过ansys icepaks对所述sherlock物理模型进行热应力仿真；
30.在所述ansys icepaks中导入所述sherlock物理模型，并设置模型各部分的参数，根据所述温度循环剖面设置相应的温度循环载荷，利用icepak中软件中的温度边界设置命令，设置sherlock物理模型与空气的对流换热系数，求解出温度循环下sherlock物理模型的热应力仿真结果。
31.调整新增风机模块在sherlock物理模型上的位置，重复步骤s2-s3，获得多个sherlock物理模型的热应力仿真结果。
32.s4、c-m模型对多个仿真结果进行失效分析，获得焊点可靠性失效概率密度函数，使用所述焊点可靠性失效概率密度函数预估得到焊点热疲劳寿命。
33.其中基于c-m模型的数学表达式如下：式中nf为疲劳寿命函数，εf为疲劳延性系数，δγ为总应变，c为疲劳延性指数。
34.使用基于c-m模型的威布尔似然估计算式可获得焊点可靠性失效概率密度函数，其中基于c-m模型的威布尔似然估计算式如图2所示，而所获得的焊点可靠性失效概率密度函数的数学表达式如下：函数的数学表达式如下：式中x为计算参数，使用所述焊点可靠性失效概率密度函数预估得到焊点热疲劳寿命。
35.具体的，本发明所述热疲劳寿命预测方法应用在充电模块上，在本发明的一些实施方式中，所构建的所述充电模块包括外壳、电路板以及三个散热风机，其中所述电路板设置在所述外壳内部，两个所述散热风机设置在所述外壳的侧面，剩余所述散热风机设置在前述侧面的相邻面中心，前述侧面的相邻面上还设有开口。
36.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。