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例題６０ 樹脂硬化後の冷却による基板反り解析

本例題について

• アルミナ基板上に塗布したエポキシ樹脂が200℃における硬化後に25℃までの冷却される過程における、
  アルミナとエポキシ樹脂の線膨張係数差により発生する反りをシミュレーションした例を示します。
  

• ガラス転移点（140℃）で大きく物性が変化する樹脂材料を使用します。一般的に、このような材料は粘弾性体として扱うことが推奨されます。
  ここでは、①粘弾性体として扱った場合②弾性体として扱った場合③粘弾性(簡易設定)を行った場合の３つで比較を行います。
  

• 粘弾性についての詳細は、「粘弾性材料の応力解析」、粘弾性（簡易設定）についての詳細は、「粘弾性（簡易設定）について」を参照してください。
  

• 変形の状態や変位分布、応力分布を解析結果として見ることができます。
   

• 表に記載されていない条件はデフォルトの条件を使用します。
  

解析空間

解析条件

一様な（局所的な分布のない）温度変化による熱応力解析をしますので、

解析オプションとして熱荷重を設定して、基準温度と到達温度を設定します。

熱伝導解析[Watt]との連成解析をする必要はありません。

解析モデル①粘弾性(Viscoelast_Model)、③粘弾性（簡易設定）(SimpleViscoelast_Model)について、ステップ/熱荷重タブの設定を以下のように行っています。

200℃から25℃まで、1℃/s のスピードで冷却する条件について、5℃毎に解析を行うため、時刻を175、分割ステップを35とします。

解析モデル②弾性(Elast_Model)については、以下の設定を行っています。

モデル図

二つの直方体のソリッドボディを定義し、それぞれアルミナとエポキシ樹脂の材料を設定します。

x方向とy方向には対称面の境界条件を設定します。

反り量を解析するため、基準となる中心点の変位を固定します。

ボディ属性および材料の設定

※材料データベースを利用

複素弾性率測定データを用いて以下のように材料設定を行います。

複素弾性率測定データについては「粘弾性材料測定データの変換」を参照してください。

境界条件

変位と、対象面の設定を行います。

解析結果

モデル②を使用時には、解析結果終了時、以下のような、モデル③を推奨するワーニングメッセージが現れます。

以下のグラフ設定で基板端部のZ方向変位のグラフ表示を行います。

種類：モードが横軸のグラフ、横軸温度にチェック

座標：(5,5,0.4)

モード：0-34

結果を以下に示します。３つのモデルの比較を行うため、グラフの縦軸の最大値を1.2mmに変更しています。

①粘弾性と②弾性を比べると、①では、0.4mm程度であるのに対して、②では、1.15mm程度と、反りが大きく解析されています。

一方、③粘弾性（簡易設定）は、①と同様の、0.4mm程度となっていることが確認できます。

このことから、弾性率の温度依存性データで解析する場合には、上記のワーニングメッセージの通り、③粘弾性(簡易設定)を使用することで、精度の良い解析ができることが確認できます。