Finite element based thermomechanical fatigue analysis of solder joints in electronic packages
Elektronik paketlerde bulunan lehim topçuklarının sonlu elemanlar yöntemiyle ile yorulma analizleri
- Tez No: 876315
- Danışmanlar: PROF. DR. FEVZİ SUAT KADIOĞLU
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Farklı termal genleşme katsayılarına sahip olan malzemelerden oluşan elektronik paketlerde sıcaklık değişikliklerine bağlı olarak hasar durumları gözükmektedir. Hasar, birleştirici malzeme olarak kullanılan lehim topçuklarında sıcaklık çevrimlerine bağlı olarak çatlak oluşumu olarak görülmektedir. Bu çalışmada Sn3.0Ag0.5Cu (SAC305) malzemeden oluşan 144 bağlantılı BGA ye sahip elektronik paketin termomekanik yorulma simulasyonları yapılmış ve ömür hesapları gerçekleştirilmiştir. Ömür hesaplarında Engelmair Coffin-Manson metodu kullanılmıştır. Elektronik paketin en uzun ömre sahip geometrik konfigürasyonunu bulmak için içerisinde lehim topçuk altı kalınlıklarının, lehim topçuk çap ve yükselik gibi parametrelerinin de olduğu yanıt yüzey optimizasyon çalışması gerçekleştirilmiştir. İki ayrı optimizasyon çalışması gerçekleştirilmiş, birinde SAC305 için Anand viscoplastic (AV) malzeme modeli diğerinde ise Elastoplastik (EP) malzeme modeli kullanılmıştır. AV malzeme modeli ile yapılan optimizasyon çalışması sonucu orijinal geometriye göre ömür değeri %140 artan bir geometrik konfigürasyon, EP malzeme modeli yapılan da ise ömür değeri %163 artan bir konfigürasyon bulunmuştur. Son olarak, en iyi konfigürasyonların ömür sonuçları karşılaştırıldığında AV malzeme modelinin EP ye göre daha düşük ömür sonuçları ürettiği görülmüştür.
Özet (Çeviri)
Due to the materials with different thermal expansion coefficients in electronic packages, failures occur with temperature changes. The location of the failure is observed in the solder balls used as joining materials for different components and failure type is crack formation. In this study, thermomechanical simulation and fatigue lifetime calculations of a 144-connection ball grid array (BGA) electronic package made of Sn3.0Ag0.5Cu (SAC305) were performed. For lifetime prediction model Engelmair modified Coffin-Manson method was used. In order to find the geometric configuration of the electronic package with the longest lifetime, a response surface optimization study was performed, including parameters such as under bump metallization (UBM) thicknesses, solder ball diameter and height. Two separate optimization studies were performed, one using the Anand viscoplastic (AV) material model for SAC305 and the other using the Elastoplastic (EP) material model. As a result of the optimization study with the AV material model, a geometric configuration with a 140% increase in lifetime value compared to the original geometry was found, and a configuration with a 163% increase was found with the EP material model. Finally, when the lifetime results of the best configurations from each material model are compared, it is found that the AV material model produces more conservative lifetime results than EP.
Benzer Tezler
- Investigation of thermomechanical failures in metal housing of catalytic converter used for automotive exhaust system
Otomotiv egzoz sistemindeki katalitik konvertörlerin metal kılıflarında termomekanik yorulma araştırması
ERDEM GÖKDAĞ
Yüksek Lisans
İngilizce
2018
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ŞAFAK YILMAZ
DR. İSMAİL HAKKI SAVCI
- Investigation of the mechanical behaviour of superalloy bolted joints under extreme thermal conditions for aerospace applications
Havacılık uygulamalarındaki süper alaşım cıvatalı bağlantıların zorlu termal koşullar altında mekanik davranışının incelenmesi
TAHSİN TOPAL
Yüksek Lisans
İngilizce
2026
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. CEVAT ERDEM İMRAK
- Sekiz istasyonlu CNC transfer tezgahının ayna sisteminin termomekanik açıdan incelenmesi
Thermomechanical analysis of the spindle system of an eight stations-CNC transfer machine tool
AKRAM AHMED QAID SAEED AL-BATOL
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Makine Mühendisliğiİstanbul Üniversitesi-CerrahpaşaMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. M. HÜSNÜ DİRİKOLU
- Sonlu elemanlar metodu kullanılarak kesme kuvvetleri, gerilmeleri ve sıcaklık değişimlerinin tahmini için metal kesme işleminin modellemesi ve simülasyonu
Simulation of metal cutting process to predict cutting forces, stress and temperature variation
EYÜP BAĞCI
Yüksek Lisans
Türkçe
2004
Endüstri ve Endüstri MühendisliğiGebze Yüksek Teknoloji EnstitüsüTasarım ve İmalat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Y.DOÇ.DR. BABÜR ÖZÇELİK
- Palmgren-mİner yöntemi ile semi-swath tipi alüminyum bir teknenin yorulma analizi
Fatigue analysis a semi-swath type aluminum boat with Palmgren-Miner method
FUAT KABAKÇIOĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2012
Gemi Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiGemi İnşaatı ve Gemi Makineleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. ERTEKİN BAYRAKTARKATAL