如今，可靠性在电子产品中的地位已经可以与产品的技术指标相提并论。如何保证和提高各种电子产品的可靠性已成为国内外电子产业界的共同目标。而电子封装的可靠性则是保证电子产品整体可靠性的关键。电子封装以及组件在工艺或服役过程中，因材料的热膨胀在封装结构内将产生热应力应变，从而会导致电子封装的电、热或机械失效，所以电子封装的可靠性是该技术领域的关键问题之一。研究并预估电子封装的可靠性，也是当前各相关演技机构的重点研究领域之一。

本案例是对采用BGA方式封装的芯片进行高低温环境下的焊点热疲劳分析，精确预测焊点的寿命，保证了芯片封装的可靠性，从而进一步提升了电子产品的口碑。

焊点的热疲劳分析涉及了热分析、强度分析和疲劳分析，需要考虑温度场与结构场的耦合分析。同时分析过程中会涉及到非线性，采用ANSYS Mechanical产品进行分析比较合适。

在本次案例中，分析的难点主要在于：焊点尺寸相对于芯片尺寸而言非常小，焊点的无铅焊料具有强烈的材料非线性特性，且热疲劳破坏机理复杂。因此在实际处理过程中，需要采用多种分析技术来求解。

针对模型中的尺寸大小匹配问题，首先利用结构的对称性简化了模型，降低了分析规模，同时对于焊球等部位，由于需要精确的应力结果，因此利用子模型技术来保证计算精度。焊球的材料模型，选用了Anand模型。此模型基于蠕变和粘塑性的本构关系，能很好的描述焊球合金在高温下的力学行为，反应的是时间相关塑性，即粘塑性现象。与此同时，可以用累计塑性应变能密度来预测焊点的疲劳寿命。在进行热分析时，为了更加准确的模拟芯片上的温度分布，采用了随温度变化的对流换热系数。温度场与结构场的耦合，采用了顺序耦合技术，在Mechanical内直接进行载荷的映射。

通过对此芯片的焊点进行热疲劳分析，精确的预测了焊球的使用寿命，进一步保证了产品的热可靠性，从而提升了产品体验和用户口碑，增强了产品的市场竞争力。

更多技术问题和资料，请联系广州安世技术部techsupp.gz@peraglobal.com