本文採用商用套裝軟體 Icepak 與 ANSYS 來模擬高頻覆晶構裝的 熱傳遞行為以及其塑性應變行為，模擬分析的步驟可分為三個部份：
(Ⅰ)ANSYS 計算熱循環過程之塑性應變振幅；(Ⅱ)Icepak 計算構裝體 運作後的溫度；(Ⅲ)將(Ⅱ)所得到之暫態溫度場代入 ANSYS 計算構裝 體運作後最後所產生的塑性應變值。模擬的架構一般可分為三個流 程：即前處理(Pre-Processing)，主要工作為元素和材料的給定，幾 何模型的建立，及網格切割；分析求解(Solve) ，主要是邊界條件及 負載的選定，以及分析型態之訂定；後處理(Post-Processing)，主 要將分析結果用圖形、文字或圖表等形式顯示出來。其整體的模擬分 析流程如圖 3-1 所示。
3-1 ANSYS計算熱循環過程之塑性應變振幅
3-1-1 前處理
(1) 選擇主要分析功能
選用Thermal與Structure功能。
(2) 元素形式的選定
選用三維四面體且擁有10個節點並可同時分析熱傳和結構的元 素(圖3-2)，其節點同時擁有溫度和位移的自由度，位移自由度上分
別為X、Y、Z方向的自由度。
(3) 給定材料性質
在熱傳分析上須給定材料之比熱、熱傳導係數、密度等熱傳性 質；在結構分析上須給定材料之浦松比、彈性模數以及熱膨脹係數等 機械性質。另外，針對塑性材料則需另外給定切變模數與降伏應力。
(4) 模型之建立
以Top-Down方式，直接建立體積再經布林運算(Boolean Operate) 組合而成模型，建立二分之一之對稱模型。
(5) 建立網格
在網格方面，我們選擇非結構性網格，其擁有方便建立的優點；
然而網格的密度將影響其準確性、數值穩定和花費時間等三大考量，
因此我們必須藉由控制網格尺寸進行網格測試，並且針對構裝體較易 發生破壞的線路及凸塊部份做加密的網格劃分，以增加計算可信度。
經過測試，在時間與準確性的考量下，我們選用15μm的尺寸做為網 格劃分依據。在此步驟中，我們也將給定各個體積之選用材料。
3-1-2 求解分析 (1) 分析型態之訂定
分析型式為暫態模擬分析。
(2) 收斂監控
由於本文材料為非線性，所以在求解時會開啟牛頓-瑞佛森法 (Newton-Raphson Method)非線性疊代方程來求解，疊代次數採用內 定值為15次疊代，若超過此疊代次數且仍然無法收斂，即停止運算。
ANSYS在熱與結構分析的收斂項有熱、位移、受力等方式，可以 自訂收斂項之收斂標準，使方程式持續執行平衡疊代直到滿足收斂標 準為止，本文採用內定值，即熱、位移、受力等容許誤差皆為0.001，
而容許誤差之定義在2-3-5節有所敘述。
(3) 給定負載與邊界條件
設定構裝體初始溫度25°C，並再構裝體上所有節點給定一隨時間 變化的溫度邊界條件，我們以table的方式呈現，如圖2-2所示。本文 的升降溫總時間為650秒，暫態計算的時間間隔為5秒，亦即有130步。
在結構場方面，設定對稱面之對稱邊界條件以及考慮基板底面對 稱中心節點三方向(Ｘ、Ｙ、Ｚ)位移量為零，基板底面Ｚ方向位移量 為零(圖3-3)。
(4) 求解
ANSYS提供兩種不同型態的解法，分別為直接解法(Direct Elimination Solvers)與疊代解法(Iterative Solvers)；直接解法 是透過一些矩陣拆解的技巧，再以代入的方式將未知數求出，本研究 選用直接解法中的稀疏矩陣解法(SPARSE)，其優點為對於非線性的問
題有較好的收斂性，但缺點為對於電腦的記憶體及硬碟容量所需求的 量較大。
3-1-3 後處理
ANSYS提供兩個後處理模組：General Postprocessing（/POST1 模組）及Time-History Postprocessing（/POST26模組）。/POST1模 組是針對某一時間點，反應值在空間上的分佈；相對的/POST26模組 是針對某一空間點，反應值在時間上的變化。因此本文先利用/POST1 模組觀察累積的塑性應變圖，並取得最大之累積塑性應變值的節點，
之後再利用/POST26模組來取得該節點的塑性應變振幅。如圖3-4、圖 3-5。
3-2 Icepak計算構裝體運作後之溫度
3-2-1 前處理
(1) 軟體基本參數選定
選用暫態分析、層流模式、自然對流等模組。
(2) 建立實體模型
建立外流場以及構裝體模型。
(3) 設定材料性質
外流場部份的工作流體為空氣，另外在構裝體部分還需給定熱傳
導係數、密度、比熱等性質。 Pressure-Linked Equation；SIMPLE)技巧，來進行計算。而在軟體 中對於殘差值(Residual)Rφ並配合2-2-2節所述的SIMPLE法，則有以 下定義： cells nb
P
在本文所進行的數值模擬計算結果，對流場與溫度場之收斂條件經由 測試後，分別設定為10−4與10−7，另外疊代次數設定為50次。
3-2-3 後處理
可提供我們在求解結束後查看構裝體在整個暫態過程所呈現的 溫度場以及等溫線圖。
3-3 ANSYS計算應變值
3-3-1 前處理 (1) 選定分析型態
在此分析型態選用暫態分析。
(2) 構裝體運作後之溫度場重建
將Icepak所計算溫度場結果以節點溫度負載的方式代入ANSYS之 構裝體模型表面，所輸入的節點溫度越多會越接近Icepak所計算的溫 度場，所以必須經由測試以得到所需的溫度節點數目，確保獲得正確 的值。
(3) 給定負載與邊界條件
除了步驟(2)的溫度邊界條件外，還需另外設定對稱面、拘束點、
拘束面等邊界條件。
3-3-2 求解分析
設定方式皆跟3-1-2相同。
3-3-3 後處理
如同 3-1-3 所述，最後可利用/POST1 模組觀看構裝體最後一刻 的應變值。