本项目主要计算集成电路板结构在动载条件下产生的动力学响应及其应力分布情况。以次来验证设计以及优化设计，加速研发进度，控制研发成本。

      本分析使用有限元软件ABAQUS。ABAQUS 是世界公认的功能强大的非线性有限元分析软件。它能够求解广泛的线性和非线性问题，包括结构的静态、动态、热和电磁响应等。对于通常同时发生作用的几何、材料和接触非线性问题，ABAQUS采用自动控制技术处理。ABAQUS拥有CAE工业领域最为广泛的材料模型，它可以模拟绝大部分工程材料的线性和非线性行为，而且材料可以和单元任意的组合，用于任何合适的分析类型。我们曾用ABAQUS软件对集成电路板进行过类似分析，ABAQUS用于此类分析是合适的，有效的。

     该PCB集成电路板结构包括框架、PCB基板、芯片以及芯片引脚等组成，其结构比较复杂。

在对集成电路板进行有限元分析前，根据有限元理论和相关力学知识以及分析计算中主要关心的环节，对集成电路板的几何模型作出如下简化处理：

1  为网格划分方便以及提高网格质量，对半径2mm以下倒角予以忽略；

2  主要关注芯片实体建模；

3  其他电子元件通过质量点予以等效；

4 忽略螺栓，有限元模型中通过绑定约束、耦合约束来替代焊接和螺栓的连接和固定作用。

集成电路板由多种材料构成，在有限元模型中采用实体单元进行模拟，建立的有限元模型如图1-1所示。

          集成电路板有限元模型

1   模态分析

是其他动力学分析的前提。分析中约束框架螺栓孔进行约束模态分析，取其前10阶模态

                        一阶模态振型说明

由于该项目保密原因其他结果图片无法分享展示的，此项目仅介绍我们所参与有限元分析涉及分析内容以及部分实现方法实现。

结论：

依据试验要求对CPU引脚安全问题，重点关注两个芯片引脚的模态应变能，其引脚的应变能分布如下图所示：( 略)

由各模态振型可以看出，集成电路板的模态振型以及芯片引脚的应变能分布主要由基板和芯片的刚度和质量分布决定，框架的刚度远高于基板和芯片，在该项目的分析频率范围内，框架对于基板和芯片及其引脚的动力响应基本无影响。

  2   集成电路板冲击试验计算分析

计算结果 

x方向计算结果

图3-1  CPU板的整体塑性应变分布

3  集成电路板随机振动试验计算分析

根据随机振动边界条件表1-3，其冲击谱密度分布在20~2000Hz，该边界条件为频率域加速度加载。在随机振动谱加载下结构很可能发生非线性(比如发生塑性变形或者结构发生破坏)响应，不宜采用基于线性的频率响应分析，应采用时域下的动力学分析方法。

根据随机振动边界表1-3，其振动频率分布在20~2000Hz，功率谱密度幅值分布如图4-1：

图4-1          功率谱密度分布

将加速度功率谱转换为时域谱，如图4-2所示。总共3个工况，采用显示算法分别计算3个轴向上的随机振动响应。考虑到随机振动载荷的时域特点以及计算时间，截取200ms的计算周期。

图4-1          等效时域激励谱

  x方向计算结果

最终通过分析实现了加速研发进度，为产品的开发积累了实验与仿真相关的宝贵经验数据，CAE专业水平受到了客户领导的高度好评。