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例題１７_はんだ濡れ上がりの解析
本例題について
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VOF法を用いて、端子と銅箔の間に形成されるはんだの形状を計算します。
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はんだ、空気それぞれの体積分率を見ることができます。
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表に記載されていない条件は初期設定の条件を使用します。
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2次元解析のモデルと、3次元解析のモデルを用意してあります。
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解析時間(2次元)：16[min]程度
解析時間(3次元)：32[min]程度
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Femtetのバージョンや環境により結果が多少ことなります。
解析モデルダウンロード
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プロジェクトファイルをダウンロード（右クリックし、名前を付けてリンク先を保存してください。）
解析空間
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項目 |
条件 |
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解析空間 |
2次元 |
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モデル単位 |
mm |
解析条件
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項目 |
タブ |
条件 |
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ソルバの選択 |
流体解析[Bernoulli] |
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解析の種類 |
流体解析 |
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自由表面解析(VOF法) |
流体解析 |
自由表面解析(VOF法)：チェック |
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自由表面解析(VOF法)の設定 |
流体解析 |
相の設定：「000_空気、LiquidSolder」を登録
材料「LiquidSolder」はあらかじめ作成しておく。
重力を考慮する：チェック 表面張力を考慮する：チェック 相ペアの設定：
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詳細設定 |
流体解析 詳細設定 |
コントロールボリュームタイプ：要素中心型 |
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時間ステップ |
過渡解析 |
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メッシュ設定(2次元解析) |
メッシュ |
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メッシュ設定(3次元解析) |
メッシュ |
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モデル図(2次元解析)
モデル図(3次元解析)
スイープメッシュで規則正しい六面体メッシュでメッシュ分割できるようにあらかじめボディを分割しておきます。
ボディ属性および材料の設定
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ボディ No./ボディタイプ |
ボディ属性名 |
材料名 |
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0/Face |
Air |
000_空気※ |
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1/Face |
Board |
006_ガラスエポキシ※ |
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2/Face |
Foil |
008_銅Cu※ |
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3/Face |
Terminal |
008_銅Cu※ |
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4/Face |
Solder |
LiquidSolder |
※空気、銅は材料データベースを利用
LiquidSolderの材料定数は以下のように設定しています。定常状態を安定して計算するため、粘度を高く設定しています。
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材料名 |
タブ名 |
設定 |
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LiquidSolder |
固体/流体 |
液体 |
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密度 |
7400[kg/m3] |
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粘度 |
400 x 10^-3 [Pa s] |
Boardのボディ属性において接触角を設定しています。
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ボディ属性名 |
タブ名 |
設定 |
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Board |
固体 |
混相流の設定(接触角の設定)： ボディ属性毎に設定する：チェック 相ペアの設定：
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境界条件
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境界条件名/トポロジ |
タブ |
境界条件の種類 |
条件 |
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Sym/Edge |
対称/不連続 |
対称 |
対称面をチェック |
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外部境界条件 |
流体 |
流入/流出 |
自然流入/自然流出 |
解析結果
時刻0[s]、 0.01[s]、 0.02[s]、0.03[s]、0.04[s]の第2相体積分率コンター図を示します。
第2相(LiquidSolder)の部分が赤く表示されています。
0.03[s]と0.04[s]の結果がほぼ同じであることから、平衡状態のはんだ形状が計算できていることが確認できます。
| 0.0[s] |  |
| 0.01[s] |  |
| 0.02[s] |  |
| 0.03[s] |  |
| 0.04[s] |  |
同様に3次元の場合の結果を示します。
断面のコンタ図、および、等高面コンタ図を示します。0.5の面がはんだと空気の境界面となります。
等高面コンタ図はグレー色で表示します。
| 0.0[s] |  |
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| 0.01[s] |  |
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| 0.02[s] |  |
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| 0.03[s] |  |
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| 0.04[s] |  |
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