行業(yè)應(yīng)用方案 | 電子行業(yè)中的結(jié)構(gòu)可靠性
電子產(chǎn)品所在的新基建產(chǎn)業(yè)在中國有很大的發(fā)展?jié)摿Γ缡鼙姌O為廣泛的消費電子行業(yè)、國家重點投入的半導(dǎo)體行業(yè)、5G產(chǎn)業(yè)等。電子產(chǎn)品性能要求高(包括小型化、規(guī)模化、集成化)、使用環(huán)境惡劣(受到溫度、振動、潮濕和粉塵等因素影響),這使得電子產(chǎn)品結(jié)構(gòu)可靠性有很大挑戰(zhàn),需要滿足功能可靠、滿足壽命需求等。
自電子行業(yè)高速發(fā)展以來,Ansys仿真解決方案就在幫助電子行業(yè)用戶提高其產(chǎn)品結(jié)構(gòu)可靠性,電子產(chǎn)品具有高附加值、產(chǎn)品迅速升級換代、生命周期短、變更頻繁、上市時間短等高要求。Ansys在電子行業(yè)深耕多年,成熟可靠的電子產(chǎn)品解決方案可以提高電子產(chǎn)品可靠性,減少產(chǎn)品設(shè)計優(yōu)化迭代次數(shù),從而減少物理樣機測試次數(shù),大大縮短電子產(chǎn)品上市時間,幫助企業(yè)快速占領(lǐng)市場和提高品牌認可度。
Ansys解決方案
目前Ansys行業(yè)應(yīng)用方案將集中在芯片、封裝、PCB等半導(dǎo)體行業(yè)結(jié)構(gòu)可靠性、5G行業(yè)結(jié)構(gòu)可靠性、消費電子產(chǎn)品結(jié)構(gòu)可靠性上。未來會隨著市場熱點和客戶需求進行調(diào)整,增加行業(yè)內(nèi)容。電子產(chǎn)品熱應(yīng)力分析、濕應(yīng)力分析、振動分析、跌落碰撞分析、多物理場耦合、多學(xué)科融合是本次應(yīng)用方案主要考慮的方向。
一、芯片、封裝、PCB結(jié)構(gòu)分析
主要針對半導(dǎo)體、封裝、電子控制行業(yè)中芯片、封裝PCB結(jié)構(gòu)受力變形分析
芯片、基板翹曲變形(聯(lián)合電磁-熱-力耦合)
基板結(jié)構(gòu)顯式動力學(xué)可靠性(跌落碰撞)
封裝PCB結(jié)構(gòu)制造工藝設(shè)計(FC工藝、熱壓焊接等)
封裝PCB結(jié)構(gòu)熱力可靠性(溫循)
封裝PCB結(jié)構(gòu)中焊球蠕變和壽命分析
封裝PCB結(jié)構(gòu)濕度擴散和濕應(yīng)力分析
封裝PCB的結(jié)構(gòu)動力學(xué)可靠性(模態(tài)、隨機振動)
封裝結(jié)構(gòu)顯式動力學(xué)可靠性(跌落碰撞)
二、5G電子產(chǎn)品結(jié)構(gòu)可靠性
主要針對手機、濾波器等整機產(chǎn)品結(jié)構(gòu)可靠性
手機揚聲器性能優(yōu)化(優(yōu)化頻響曲線,減少雜音,優(yōu)化音腔結(jié)構(gòu))
手機整機多點彎曲試驗
手機整機扭轉(zhuǎn)彎曲試驗
手機整機跌落測試
體聲波濾波器(BAW)可靠性
聲表面波濾波器(SAW)可靠性
三、Ansys Sherlock在電子產(chǎn)品失效性分析中的應(yīng)用
Sherlock是唯一使用失效物理進行電子產(chǎn)品壽命和失效分析的產(chǎn)品,兼顧精度和效率,在電子行業(yè)失效分析中有很強競爭力
Sherlock分析封裝PCB諧響應(yīng)、隨機振動壽命和失效概率
Sherlock分析封裝PCB瞬態(tài)沖擊壽命和失效概率
Sherlock分析封裝PCB溫循壽命和失效概率
Sherlock分析封裝PCB中焊球壽命和失效概率
Sherlock電路板插拔和彎曲測試
Sherlock對芯片損耗壽命和失效分析(介質(zhì)擊穿、BTI、熱載流子注入、電遷移)
Sherlock結(jié)合Workbench進行系統(tǒng)電子產(chǎn)品壽命和失效分析(諧響應(yīng)、隨機振動、瞬態(tài)沖擊、熱力、焊球失效等工況)
Ansys多學(xué)科、多物理場方案快速準確分析電子產(chǎn)品結(jié)構(gòu)可靠性
時下先進的2.5D/3D IC封裝技術(shù),包括通過硅通孔(TSV)、管芯和晶片堆疊、系統(tǒng)封裝SiP等,將成為5G芯片封裝設(shè)計的主流選擇。短互連路徑由于提高了I/O速度,堆疊芯片之間的TSV可實現(xiàn)更高的性能。隨著芯片的功率提高,尺寸緊湊,分析結(jié)構(gòu)可靠性需要考慮芯片發(fā)熱、封裝發(fā)熱等條件。
此類分析通常會使用芯片分析工具Ansys Redhawk,電子熱分析工具Ansys Icepak進行芯片與封裝熱分析,而結(jié)構(gòu)分析工具Ansys Mechanical可使用以上工具的熱分析結(jié)果,再進行結(jié)構(gòu)分析,這些工具組合構(gòu)成了業(yè)界流程最完整、功能最強大的結(jié)構(gòu)分析方案。
電子產(chǎn)品結(jié)構(gòu)失效性分析需要分析得到產(chǎn)品使用壽命和失效概率分布,最常用的是失效物理(POF)法,而僅憑有限元分析是不夠的,但這恰是Ansys Sherlock所擅長的。Sherlock具有豐富的器件、材料庫和測試數(shù)據(jù),而Mechanical具有魯棒性最好的結(jié)構(gòu)有限元求解器,兩者強強結(jié)合,Sherlock可以利用Mechanical分析得到的有限元數(shù)據(jù),從自身豐富數(shù)據(jù)庫中,快速準確、簡單方便得到電子產(chǎn)品結(jié)構(gòu)失效數(shù)據(jù)。
Ansys旗下的芯片、電磁、熱、結(jié)構(gòu)、失效性分析等眾多工具,可實現(xiàn)多物理場耦合、多學(xué)科融合,構(gòu)成了業(yè)界最全面的電子產(chǎn)品可靠性解決方案。此方案兼具精度和效率,可為不同層次和水平的用戶提供幫助;同時,Ansys還具有電子產(chǎn)品失效分析咨詢服務(wù)能力(提供電子產(chǎn)品測試和失效測試方案,由原DFR公司提供)。
電子行業(yè)企業(yè)使用Ansys電子產(chǎn)品可靠性方案,可以提高電子產(chǎn)品可靠性,減少產(chǎn)品設(shè)計優(yōu)化迭代次數(shù),從而減少物理樣機測試次數(shù),大大縮短電子產(chǎn)品上市時間,降低研發(fā)成本,幫助企業(yè)快速占領(lǐng)市場和提高品牌認可度。
典型應(yīng)用案例
封裝熱應(yīng)力分析
封裝濕度分析
焊球蠕變分析
封裝跌落分析
封裝隨機振動分析
Sherlock溫循疲勞
Sherlock回流焊分析
Sherlock失效概率曲線
來源于:Ansys
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