Case

解析事例

BGA(Ball Grid Array)のはんだ溶融解析

BGA(Ball Grid Array)のはんだ溶融解析サムネイル画像

  • 製品名

    • OpenFOAM

  • カテゴリー

    • 熱流体解析事例

  • 産業分野別

    1.　解析モデルの説明

    OpenFOAM_105

    10×10個のはんだボールを並べたBGA(Ball Grid Array)において、はんだの表面張力によるチップの移動解析(連成運動)をOpenFOAMのVOF法のソルバーinterFoamで計算しました。OpenFOAMでは、流体から力を受けて固体が移動する計算を行うことができます。
    なお、初期配置したはんだペーストの形状は円柱とし、表面張力係数を定義しました。基板上のパッドおよびチップ裏面のパット部分には、あらかじめフラックスで表面処理され濡れ性が高くなっているものとし、10度の接触角を定義しました。その他の固体表面には、撥水性として150度の接触角を定義しました。     

    2.　解析結果

    OpenFOAM_106_S
    図２.　はんだが溶けてチップが動く様子（アニメーション）

    溶融した微小なはんだボールは、濡れ性の高い箇所に移動しようとし、かつ、高い表面張力によって球形になろうとします。チップは、溶融したはんだの表面張力(＝表面張力係数×曲率)によって支えられ、チップの自重と釣り合う位置に落ち着きます。 

    3.　まとめ

    ・　OpenFOAMでは電子部品のセルフアライメントのシミュレーションを行うことができます。

    ・　シミュレーションでは、初期配置するはんだペーストの量を自由に変更する事ができるため、適切なはんだ量の検討を行えます。

    ・　溶融したはんだ形状をSTL形式で出力する事も可能なので、構造解析ソフトによる溶けたはんだボール形状を考慮した熱応力解析が可能です。

    ・　弊社は、interFoamをC++によるユーザカスタマイズで表面張力の計算精度を高めたソルバーも開発しています。

    表面張力モデルの精度向上

    4.　補足(流体力による構造物の移動方法)

    OpenFOAMでは、スライディングメッシュによる攪拌解析の様に、ユーザーが指定した並進や回転で構造物(剛体)を移動させる他にも、流体力で構造物(剛体)が移動する計算も可能です。Foundation版のver8を例に、移動メッシュの設定方法を説明します。

    移動メッシュは、0フォルダ内にpointDisplacementファイルを、constantフォルダ内にdynamicMeshDictファイルを設定する必要があります。

    0フォルダ
    ・　pointDisplacementファイルにおいて、移動する壁面のパッチのtypeをmovingWallVelocityに指定します。
    ・　Uファイル等において、移動する壁面のパッチのtypeをmovingWallVelocityに指定します

    constantフォルダ
    ・　dynamicMeshDictファイルにおいて、移動する壁面のパッチ名、質量重心等を設定します。

    例）移動するパッチ名がs_move、質量が10000、重心座標が(0,0,1)の場合、

    ------------------------------------------------------------------
    dynamicFvMesh dynamicMotionSolverFvMesh;
    motionSolverLibs ("libsixDoFRigidBodyMotion.so");
    motionSolver sixDoFRigidBodyMotion;
    patches (s_move);
    mass 10000;
    centreOfMass (0 0 1.0);
    momentOfInertia (1000000 1000000 20000000);
    orientation
    (
    1 0 0
    0 1 0
    0 0 1
    );
    g (0 0 -9.81);
    rho rhoInf;
    rhoInf 1000;
    report on;
    accelerationDamping 0.1;
    ------------------------------------------------------------------

     

     

    参考チュートリアル：
    インストール先/tutorials/multiphase/interFoam/RAS/floatingObject

     

    前の記事

    リードへのはんだの濡れ上がり

    リードへのはんだの濡れ上がり

    次の記事

    流体構造連成問題

    流体構造連成問題

    RELATED

    関連記事はこちら

    車両ライブラリを用いたコントロールアームの応力評価
    2026.06.23

    車両ライブラリを用いたコントロールアームの応力評価

    Altair MotionSolve(Altair HyperWorks製品の機構解析ソルバー)の車両ライブラリを用いて...
    • 解析事例 構造解析
    歯車の応力解析
    2026.06.17

    歯車の応力解析

    歯車の応力解析です。
    • 解析事例 構造解析
    • LS-DYNA
    衝撃解析
    2026.06.17

    衝撃解析

    自動車のホイールにおける、衝撃解析です。
    • 解析事例 構造解析
    • LS-DYNA
    Contact

    ご相談・資料の請求はこちら

    製品やサービスに関するご相談、導入に関するご質問等お気軽にお問い合わせください。
    各種資料をご希望の方は、資料請求フォームよりお申し込みいただけます。