[发明专利]一种优化光互连模块关键位置焊后耦合效率方法

说明书

本发明公开了一种优化光互连模块关键位置焊后耦合效率方法，先利用响应面法设计32组实验组合，根据这32组实验参数，建立相应的32组仿真模型，然后利用响应曲面法得到光互连模块关键位置焊后耦合效率与关键因素的函数关系式，对所获得的函数式进行方差分析，确定了回归方程的有效性；再利用遗传算法对回归方程进行优化，依次执行初始种群生成、交叉、变异和进化逆转操作，获得最有利于提升光互连模块关键位置焊后的耦合效率的最优组合，最后通过建立对应的光互连模块有限元分析模型得以验证；该方法具有优良鲁棒性能，计算较为简单，为后期参数优化设计带来极大方便，优化后的计算结果较为理想。

技术领域

本发明涉及微电子封装光互连技术领域，具体是一种基于响应曲面法和遗传算法优化光互连模块关键位置焊后耦合效率的方法。

背景技术

光互连技术作为一种解决因电气互联技术在表面组装技术(Surface MountTechnology，SMT)和微组装方面因高密度和微型化的原因遇到的信号传输瓶颈问题的新的互连方式之一，有着很好的发展前景。但因封装组装过程中因工艺和工作环境存在的热与振动等因素的影响，光路对准位置处会产生偏移，引起耦合效率的降低，已成为该技术应用方面急需解决的关键问题。本发明一种典型的光互连模块作为研究对象，对光互连模块在组装完成之后，实际应用所处工作环境的热与振动对模块对准位置处的偏移可能产生的影响。利用有限元法，在温度变化和振动耦合条件下，对光互连模块对准位置处在笛卡尔坐标系三轴向和相对角度产生的偏移量进行了分析，并根据偏移量数据对耦合效率进行了仿真计算，为提高光互连模块在多物理场环境共同作用下的效率耦合，完成了焊点材料和结构几何形态参数单因素变化时光互连模块的有限元建模，并进行了多物理场的耦合仿真，及对准位置处偏移量分析和耦合效率的分析优化，即通过ANSYS有限元分析软件仿真分析了对准位置处的偏移量，然后使用ZEMAX软件对耦合效率进行了仿真分析，并对分析结果分析处理之后，使用Design-Expert响应面分析软件与Matlab软件对分析因素对光互连模块的耦合效率进行反应曲面算法和遗传算法的优化分析，以达到提高光互连模块的耦合效率。遗传算法是计算数学中的一种全局优化算法，非常适合解决大规模的组合优化问题。电子元件的布局属于组合优化中的旅行商(TSP)问题，近年来已有学者将遗传算法应用到该领域研究中，因此，采用标准遗传算法进行优化可以得到比较好的结果，容易实现优化效果。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，而提供一种优化光互连模块关键位置焊后耦合效率的方法，该方法具有优良鲁棒性能，计算较为简单，为后期参数优化设计带来极大方便，优化后的计算结果较为理想。

实现本发明目的的技术方案是：

一种优化光互连模块关键位置焊后耦合效率方法，具体包括如下步骤：

1)建立光互连模块有限元分析模型；

2)光互连模块有限元分析模型经再流焊有限元分析后，获得光互连模块关键位置处的对准偏移量；

3)利用ZEMAX计算获取光互连模块关键位置焊后的耦合效率；

4)确立影响耦合效率的影响因素；

5)确立影响因素的参数水平值；

6)利用采用BOX-Behnken的中心组合设计模型设计需要的32组实验样本；

7)获得影响因素与耦合效率的函数关系式；

8)对所得函数关系是进行方差分析；

9)确立所得函数关系式的正确性；

10)采用随机方式生成初始种群；

11)获得当前进化代数gen和最优适应度值；

12)分别对种群实施交叉操作；

13)分别对种群实施变异操作；