在半导体封装与电子产品可靠性设计中，有限元仿真分析已成为预测产品寿命、优化设计的关键技术手段。通过模拟热循环、机械应力等实际工作环境，可在产品开发早期识别潜在失效点，避免后期大规模生产中的质量风险。
热循环测试与仿真分析：预测焊点寿命
热循环测试是评估电子产品焊接可靠性的核心方法，通过模拟实际使用中的温度变化，评估焊点在热应力下的寿命。深圳晟安检测采用有限元仿真技术，对焊点的热应力分布进行精确计算，提前预测失效位置与寿命。
测试标准依据：
- JEDEC Standard JESD22-A104 Thermal Cycling
- IPC 9701 Performance Test Methods and Qualification Requirements for Surface Mount Solder Attachments
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| 产品及焊球Layout | 焊球开裂现象 |
仿真分析优势：
- 精准预测寿命： 通过计算焊点塑性应变能分布，预测热循环寿命，避免”试错式”测试
- 优化设计： 识别应力集中区域，优化焊点布局与材料选择
- 成本节约： 减少物理测试次数，缩短产品开发周期
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| 有限元模型 | 仿真测试中的温度曲线 |
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| 热循环后焊球塑性应变能分布 | 不同等效模型的应变能密度变化 |
弯曲循环测试与寿命预测
针对柔性PCB和可穿戴设备，弯曲循环测试是评估器件可靠性的关键。通过传感器监测PCB应变，结合仿真分析，精准预测焊点寿命。
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| 试验装置 | 传感器安装位置 |
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| 菊花链测试电阻监控焊球开裂 | 传感器获取的PCB应变幅值 |
| 传感器应变值 | 500ue | 750ue | 1000ue |
| 弯曲位移（mm） | 0.9 | 1.26 | 1.74 |
| 平均寿命（次） | 100k+ | 26412 | 10064 |
| 等效应变（体积平均） | 5.16E-5 | 4.39E-4 | 1.28E-3 |
| 计算寿命 | 177284 | 29389 | 11924 |
冲击与振动条件下的可靠性分析
针对运输和使用环境中的冲击与振动，深圳晟安检测提供全面的仿真分析服务，评估芯片及元器件在不同冲击条件下的可靠性。
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| 半正弦波冲击测试 | 方波冲击测试 |
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| 应变传感器 | PCB板在冲击下的应变响应 |
PCB材料参数与结构对可靠性的影响
不同PCB材料和结构对器件可靠性有显著影响，深圳晟安检测通过系统性分析，为客户提供最优材料与结构选择。
| PCB Thickness | Polymer Core Material | PCB Data | 芯片焊球寿命（热循环次数） | |||||||
| material number | CTE x | CTE y | CTE z | Flexural Modulus | CTEx/CTEy | CTEz | Ex/Ey | Ez | ||
| 1.57 | EM370 | 12 | 15 | 40 | 24000 | 16.3 | 36.64 | 38166.5 | 28419.35 | 6500 |
| 1.608 | EM355 | 12 | 15 | 40 | 22000 | 17.03 | 34.98 | 43807.22 | 28923.65 | 5800 |
| 1.575 | FR4 | 17 | 17 | 60 | 17689 | 18.25 | 51.64 | 34765.76 | 21769.76 | 2850 |
焊点结构与寿命关系分析
焊点IMC（金属间化合物）厚度对焊球拉拔力有显著影响，深圳晟安检测通过实验与仿真，建立了IMC厚度与焊点强度的定量关系。
| IMC厚度(um) | 焊球开裂时的拉力（N） | |
| Cu3Sn | Cu6Sn5 | |
| 1 | 2 | 21.32 |
| 2 | 4 | 16.66 |
| 3 | 7 | 15.25 |
为什么选择深圳晟安检测？
深圳晟安检测拥有先进的仿真分析平台与经验丰富的工程师团队，专注于半导体器件可靠性分析。我们不仅提供仿真服务，更将分析结果转化为实际设计优化建议，帮助客户：
- 提前识别产品可靠性风险
- 优化产品设计，提升产品寿命
- 降低研发与生产成本
- 缩短产品上市周期
