پیش‌بینی فرسودگی حرارتی مبتنی بر انرژی در یک آرایه شبکه توپی
Energy-Based Thermal Fatigue Prediction in a Ball Grid Array
در سیستم خنک‌کننده، یک جزء میکروالکترونیکی به عنوان حلقۀ مهم شناخته شده است. از آنجا که برق به طور مکرر روشن و خاموش می‌شود، این جزء در معرض چرخۀ حرارتی قرار می‌گیرد. در نتیجه، یک شکاف از طریق اتصالات لحیم‌کاری رشد کرده و تراشه را از صفحۀ مدار چاپی جدا می‌کند تا مؤلفۀ عملکرد عملیاتی خود را از دست دهد. طول عمر اتصالات لحیم‌کاری در دو مجموعۀ شبکۀ توپی بر اساس مدل مبتنی بر انرژی دارووا پیش بینی شده است. مدل فرسودگی آسیب‌های مبتنی بر چگالی اتلاف انرژی متوسط را در یک لایۀ نازک که در آن یک ترک رشد می‌کند، ارزیابی می‌کند.
این مثال بر اساس مدلی از ماژول مواد غیرخطی ساختاری، Viscoplastic Creep در اتصالات Solder است. از آنجا که این مدل شامل چندین اتصالات لحیم‌کاری است که با یک مادۀ ویسکوپلاستیک مدل‌سازی می‌شوند، به منظور شبیه‌سازی رفتار خزش صحیح در همۀ عناصر، درجه‌های زیادی از آزادی مورد نیاز است. از نقطه‌نظر فرسودگی، تنها بخش مهم مدل مورد توجه است. برای مهار آن از مفهوم submodeling استفاده می‌شود. این تکنیک به دو مرحله نیاز دارد. در مرحلۀ اول، مدل کامل با استفاده از مش درشت به منظور شبیه‌سازی روندهای کلی و شناسایی توپ لحیم‌کاری بحرانی تجزیه و تحلیل می‌شود. در مرحلۀ دوم، یک زیر مدل با مش ریز حاوی قسمت بحرانی ساخته شده و مطالعه مجدداً انجام می‌شود. اثرات جهانی از مدل کامل از طریق شرایط مرزی مناسب به زیرمجموعه منتقل می‌شود.
