基于有限元的挠性光电互联印制板内光纤热应力分析.pptxVIP

基于有限元的挠性光电互联印制板内光纤热应力分析2024-01-29汇报人：

引言有限元法基本理论挠性光电互联印制板概述光纤热应力分析模型建立有限元仿真结果与分析光纤热应力对挠性光电互联印制板性能的影响结论与展望contents目录

CHAPTER引言01

挠性光电互联印制板（FlexibleOptoelectronicInterconnectPrintedCircuitBoard，FOIPCB）在电子、通信和航空航天等领域具有广泛应用，其内部光纤的热应力问题直接影响其性能和可靠性。随着电子设备的不断小型化和高性能化，FOIPCB的热设计问题日益突出，热应力分析对于优化设计和提高产品可靠性具有重要意义。基于有限元的热应力分析方法能够准确模拟FOIPCB内部光纤的热行为，为产品设计和优化提供理论支持。研究背景与意义

国内外研究现状及发展趋势国内外学者在挠性印制板和光纤热应力分析方面开展了大量研究，取得了显著成果。目前，有限元法在挠性印制板和光纤热应力分析中的应用已经相对成熟，但针对FOIPCB内部光纤的热应力分析仍存在一定挑战。未来发展趋势将更加注重多物理场耦合分析、高精度建模和高效算法等方面的研究。

建立FOIPCB内部光纤的有限元模型，考虑材料属性、几何形状和边界条件等因素。采用热传导方程和弹性力学方程描述光纤的热行为和力学行为，通过有限元法求解得到温度场和应力场分布。分析不同参数（如热源功率、环境温度、光纤材料等）对FOIPCB内部光纤热应力的影响规律，为优化设计和提高产品可靠性提供理论依据。本研究的主要内容和方法

CHAPTER有限元法基本理论02

123将连续体划分为有限个单元，单元之间通过节点连接，将连续问题转化为离散问题求解。离散化原理用简单函数近似描述每个单元的解，通过单元分析和整体分析得到整个结构的近似解。近似解原理有限元法基于能量泛函的变分原理，通过求解泛函的极值问题得到控制方程的近似解。变分原理有限元法的基本原理

将待求解的结构划分为有限个单元，确定单元类型、节点数和节点自由度。结构离散化采用适当的数值方法求解整体平衡方程，得到节点位移和应力等结果。方程求解建立单元刚度矩阵和等效节点载荷向量，形成单元平衡方程。单元分析将各单元刚度矩阵和等效节点载荷向量组装成整体刚度矩阵和整体载荷向量，形成整体平衡方程。整体分析引入边界条件，对整体平衡方程进行修正。边界条件处理0201030405有限元法的求解步骤

利用有限元法模拟结构内部的温度分布，得到各节点的温度值。温度场模拟根据热弹性力学原理，计算由于温度变化引起的热应力。热应力计算通过对比不同设计方案下的热应力分布，优化结构以降低热应力水平。结构优化结合材料的疲劳性能数据，预测结构在热应力作用下的疲劳寿命。疲劳寿命预测有限元法在热应力分析中的应用

CHAPTER挠性光电互联印制板概述03

采用高分子聚合物材料，如聚酰亚胺（PI）或聚酯（PET）等，具有良好的柔韧性和耐高温性能。基材导电层绝缘层光纤通过金属化工艺在基材表面形成导电层，常用材料为铜或铝，用于实现电路连接。位于导电层之间，防止不同电路之间的短路，常用材料为聚酰亚胺或环氧树脂等。内嵌于印制板内部，用于实现光信号的传输，具有高带宽、低损耗等优点。挠性光电互联印制板的结构特点

基材准备选择合适的基材材料，并进行清洗、干燥等预处理。金属化通过化学镀或真空溅射等方式在基材表面形成导电层。图形转移利用光刻或激光刻蚀等技术将电路图形转移到导电层上。蚀刻去除多余的导电层，形成所需的电路结构。绝缘层制作在电路结构之间涂覆绝缘材料，并进行固化处理。光纤嵌入在绝缘层中开设光纤通道，并将光纤嵌入其中，然后进行固定和封装。挠性光电互联印制板的制造工艺

用于飞机、卫星等航空航天器的内部电路连接和光信号传输，满足其轻量化和耐高温等要求。航空航天应用于医疗电子器械中，如可穿戴医疗设备、医疗机器人等，实现电路连接和光信号传输功能。医疗器械用于高速通信设备的内部连接，如路由器、交换机等，提高信号传输速度和稳定性。通信设备应用于工业机器人、自动化生产线等领域，实现设备间的快速、稳定连接和数据传输。智能制造挠性光电互联印制板的应用领域

CHAPTER光纤热应力分析模型建立04

光纤材料的热膨胀系数与周围材料不匹配温度变化导致光纤产生热变形光纤受到周围材料的约束，产生热应力光纤热应力产生机理

光纤热应力分析模型的建立基于有限元方法建立分析模型对模型进行网格划分，确保计算精度选择适当的光纤和周围材料属性考虑光纤的几何形状和尺寸对热应力的影响

确定模型的边界条件，如固定端和自由端考虑其他可能的载荷，如机械载荷、电磁载荷等施加温度载荷，模拟实际工作环境中的温度变化对模型进行求解，计算光纤中的热应力分布边界条件和载荷施加

CHAPTER有