電子產品可靠性的案例
如何提高電子產品的結構可靠性？
電子產品所在的新基建產業(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體行業(yè)、5G產業(yè)等。電子產品性能要求高（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），這使得電子產品結構可靠性有很大挑戰(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)用戶提高其產品結構可靠性，電子產品具有高附加值、產品迅速升級換代、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，成熟可靠的電子產品解決方案可以提高電子產品可靠性，減少產品設計優(yōu)化迭代次數(shù)，從而減少物理樣機測試次數(shù)，大大縮短電子產品上市時間，幫助企業(yè)快速占領市場和提高品牌認可度。
目前Ansys行業(yè)應用方案將集中在芯片、封裝、PCB等半導體行業(yè)結構可靠性、5G行業(yè)結構可靠性、消費電子產品結構可靠性上。未來會隨著市場熱點和客戶需求進行調整，增加行業(yè)內容。電子產品熱應力分析、濕應力分析、振動分析、跌落碰撞分析、多物理場耦合、多學科融合是本次應用方案主要考慮的方向。
展開 電子產品結構可靠性分析技術
本文來自于安世亞太仿真工程師的演講,分析了電子產品可靠性影響因素和工程問題，ANSYS結構仿真在電子產品設計中的應用，以及電子產品可靠性仿真客戶化程序開發(fā)。
5G仿真解決方案 | 電子產品結構可靠性設計及案例詳解
電子產品的可靠性關系到安全性、適用性和耐久性，引起電子產品可靠性失效的因素也有很多，如何預測并優(yōu)化電子產品可靠性一直就是業(yè)界的一大難題。Ansys在統(tǒng)一平臺下從芯片、PCB/封裝等部件級到5G終端設備的系統(tǒng)級別都可以提供相應的可靠性方案，精度高效率快，可以再現(xiàn)電子產品失效的整個歷程，得到失效結果，幫助工程師們改進優(yōu)化電子產品的結構可靠性。
報名 | Ansys 2022 R1 電子產品結構可靠性新功能更新
作為采用物理方法進行可靠性評估的唯一工具，Ansys Sherlock不斷創(chuàng)新并提供強化功能，讓用戶能夠管理當今電子產品迫切需要的電路板、組件和系統(tǒng)的復雜分析工作，從而在設計早期階段預測產品故障。
Ansys 2022 R1版本電子產品可靠性功能也得到更新，5月5日，Ansys 2022 R1新品發(fā)布系列網(wǎng)絡研討會中將推出『Ansys 2022 R1 電子產品結構可靠性新功能更新』，本次會議將介紹以下內容：
使用Sherlock進行增強單元分析的半自動化流程，Sherlock聯(lián)合icepak進行使用，Sherlock聯(lián)合optiSLang使用
Trace Mapping更新，使用SOLSH單元；增強單元功能進一步增強等
使用Ansys LS-DYNA進行焊球回流焊分析等
歡迎芯片、封裝、PCB等電子產品結構可靠性設計、分析、測試等從業(yè)人員，相關專業(yè)教師和學生等預約本場活動，了解更多新功能。
時間
5月5日（星期四），16:00-17:00
講師介紹
徐志敏 | Ansys結構高級應用工程師
在電子行業(yè)尤其PCB及封裝結構產品可靠性有豐富設計仿真經(jīng)驗，負責Ansys中國CPS結構可靠性方案以及Ansys Sherlock國內技術支持；長期支持國內大型半導體、封裝、通訊企業(yè)的仿真設計工作。
展開 
Sherlock軟件如何指導電子產品可靠性分析？
作者：李桂花
上海安世亞太公司
電子產品可靠性是對電子產品在期望的生命周期內在客戶環(huán)境中執(zhí)行特定功能的能力的度量。在設計中我們必須要考慮產品的可靠性。傳統(tǒng)的基于手冊的可靠性設計方法，如MIL-HDBK-217F，主要基于恒定故障率的假設，很少考慮到由于設計或生產過程控制導致的故障，體現(xiàn)出顯著的局限性。
5/5 Ansys2022R1電子產品結構可靠性新功能更新
在電子行業(yè)尤其PCB及封裝結構產品可靠性有豐富設計仿真經(jīng)驗，負責Ansys中國CPS結構可靠性方案以及Ansys Sherlock國內技術支持；長期支持國內大型半導體、封裝、通訊企業(yè)的仿真設計工作。
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5/12 | Ansys電子結構可靠性產品更新
近年以來，電子產品的結構可靠性要求越來越高，Ansys 也在不斷提升芯片、封裝、PCB等電子產品的建模及分析功能。本次更新主要在sherlock和mechanical的集成，API開放以及trace 增強單元的更新等；同時在Ansys AEDT 電子桌面中加入結構求解功能；LS-DYNA中可以使用trace mapping等。以上功能都在讓電子產品結構可靠性分析更快捷更準確。
行業(yè)應用方案 | 電子行業(yè)中的結構可靠性
電子產品所在的新基建產業(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體行業(yè)、5G產業(yè)等。電子產品性能要求高（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），這使得電子產品結構可靠性有很大挑戰(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)用戶提高其產品結構可靠性，電子產品具有高附加值、產品迅速升級換代、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，成熟可靠的電子產品解決方案可以提高電子產品可靠性，減少產品設計優(yōu)化迭代次數(shù)，從而減少物理樣機測試次數(shù)，大大縮短電子產品上市時間，幫助企業(yè)快速占領市場和提高品牌認可度。
Ansys解決方案
目前Ansys行業(yè)應用方案將集中在芯片、封裝、PCB等半導體行業(yè)結構可靠性、5G行業(yè)結構可靠性、消費電子產品結構可靠性上。未來會隨著市場熱點和客戶需求進行調整，增加行業(yè)內容。電子產品熱應力分析、濕應力分析、振動分析、跌落碰撞分析、多物理場耦合、多學科融合是本次應用方案主要考慮的方向。
展開 快速實現(xiàn)電子產品可靠性分析的方法，看這里
芯片封裝設計是電子行業(yè)的重點之一，相關研究院所和企業(yè)面臨著日趨復雜的封裝產品可靠性問題。針對電子封裝中焊點、引線等結構受振動、沖擊、溫度變化、濕度變化等條件容易發(fā)生翹曲、開裂、疲勞失效，最終導致整器件失效的問題，開發(fā)電子封裝可靠性分析軟件。該軟件可以實現(xiàn)電子封裝模型快速參數(shù)化建模、溫度和隨機振動環(huán)境仿真、可靠性分析，能夠降低電子封裝仿真分析門檻，提高工程師仿真分析效率，縮短研發(fā)周期。
一、功能特色
1.總體功能
? 提供電子產品可靠性分析仿真流程；
? 實現(xiàn)仿真全過程的向導化；
? 封裝可靠性分析全流程，使用向導式界面，無仿真經(jīng)驗的設計人員，也可快速完成參數(shù)設置；
? 基于ANSYS APDL封裝Darveaux疲勞壽命模型和Manson高周疲勞經(jīng)驗公式，通過自動抽取分析結果數(shù)據(jù)，實現(xiàn)熱溫循和隨機振動疲勞壽命預測；
? 封裝電子產品遵循的Weibull失效分布模型，給出電子產品循環(huán)次數(shù)與失效率分布曲線，快速評估不同循環(huán)次數(shù)下產品的可靠性。
2.設計參數(shù)、仿真數(shù)據(jù)文件管理
? 對模型庫文件和產生的過程數(shù)據(jù)文件進行統(tǒng)一管理；
? 對可靠性分析過程中定義的參數(shù)進行有效管理，并能夠基于參數(shù)對仿真過程進行驅動。
3.插件式擴展接口
針對于高級用戶，可對模型庫中模型進行擴展，同時，前處理模塊、仿真分析模塊及后處理模塊均支持插件式擴展。
二、應用案例
案例1：封裝結構溫度沖擊疲勞壽命分析
某BGA封裝設計，需要快速評估各設計參數(shù)對封裝結構溫度沖擊疲勞壽命的影響。
展開 PCB/封裝建模：增強單元進一步提高電子產品結構可靠性仿真精度
在電子產品仿真中，PCB/封裝結構的建模準確性一直是影響仿真速度和精度的關鍵因素。
Ansys 一直致力于該功能研發(fā)，例如 Trace mapping 局部材料等效方法，可以快速高效地對PCB/封裝結構進行等效建模。
而Ansys 增強單元則進一步提升PCB/封裝結構建模的準確性，從而提高電子產品結構可靠性仿真精度。
行業(yè)應用方案 | 電子行業(yè)中的結構可靠性
Ansys 行業(yè)應用方案連載（13） | 電子行業(yè)中的結構可靠性
電子產品所在的新基建產業(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體行業(yè)、5G產業(yè)等。電子產品性能要求高（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），這使得電子產品結構可靠性有很大挑戰(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)用戶提高其產品結構可靠性，電子產品具有高附加值、產品迅速升級換代、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，成熟可靠的電子產品解決方案可以提高電子產品可靠性，減少產品設計優(yōu)化迭代次數(shù)，從而減少物理樣機測試次數(shù)，大大縮短電子產品上市時間，幫助企業(yè)快速占領市場和提高品牌認可度。
Ansys解決方案
目前Ansys行業(yè)應用方案將集中在芯片、封裝、PCB等半導體行業(yè)結構可靠性、5G行業(yè)結構可靠性、消費電子產品結構可靠性上。未來會隨著市場熱點和客戶需求進行調整，增加行業(yè)內容。電子產品熱應力分析、濕應力分析、振動分析、跌落碰撞分析、多物理場耦合、多學科融合是本次應用方案主要考慮的方向。
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電子產品的機械可靠性分析
電子產品的機械可靠性分析：http://www.ansys.com/-/media/Ansys/zh-cn/file/PDF/2017-UGM-ysdjt/02.pdf
FloTHERM在確保航空電子設備產品可靠性中的應用
FloTHERM在確保航空電子設備產品可靠性中的應用
一、設計挑戰(zhàn)
現(xiàn)代航空電子設備產品的功率與熱消耗量正日益增大，為確保該類設備產品的可靠性，設計出相應的冷卻系統(tǒng)已絕對成為當務之急。我們的首要設計目標是“重量最小化、空間最優(yōu)化”，而熱管理是最為普遍的設計瓶頸。為了將可能導致失敗的因素減少到最低限度，無論何種情況，我們都避免使用散熱扇。因此，熱管理是設計最初階段最大的挑戰(zhàn)。
二、解決方案和益處
在制作成本高昂的樣機原型之前，Tecnobit公司的工程師采用FloTHERM進行穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)熱流仿真并預測系統(tǒng)熱反應。這樣做的關鍵好處在于能節(jié)省大量時間與金錢，并且保證不會將時間浪費在創(chuàng)立不可實施的產品模型上。由于功能強大、便于使用，F(xiàn)loTHERM已經(jīng)成功地在絕大多數(shù)熱電子工程師中樹立了良好的聲譽，成為Tecnobit的標準熱設計工具。此文中的插圖展示的是Tecnobit設計出的一種特殊機箱，該機箱能使航空電子設備產品被裝在一個縮減的空間內（最大尺寸約10公分）。該系統(tǒng)完全封閉，因此如何增強傳導、輻射以及與外層的自然對流使傳熱效率最大化就成為關鍵。就散熱方面而言，初步設計顯然不盡如人意。為強化電子元件與機箱壁之間的熱傳導，Tecnobit對機箱內部結構進行了改良。同時，為加強與外部環(huán)境的對流和輻射交換，Tecnobit還采用特殊的散熱片、噴沙處理和靜電噴涂技術改良機箱外層。所有的設計方案在無需建立樣機原的前提下進行評估，并且FloTHERM仿真技術能使我們在很短的時間內優(yōu)化熱設計方案，并將元件交合點的溫度與初步設計相比降低40℃。
Tecombit航空電子設備機箱
三、客戶證言
“FloTHERM對我們極其重要，它幫助我們弄清楚、并優(yōu)化在航空器內惡劣的條件下電子元器件與周邊環(huán)境間各種傳熱途徑和機制。
展開 可靠性電子產品熱設計知識 附電子設備可靠性熱設計指南徐維新下載
隨著通訊和信息產品性能的不斷提升和人們對于通訊和信息設備便攜化和微型化要求的不斷提升，信息設備的功耗不斷上升，而體積趨于減小，高熱流密度散熱需求越來越迫切 。
熱設計是采用適當可靠的方法控制產品內部所有電子元器件的溫度，使其在所處的工作環(huán)境條件下不超過穩(wěn)定運行要求的最高溫度，以保證產品正常運行的安全性，長期運行的可靠性 。此外，低溫環(huán)境下控制加熱量而使設備啟動也是熱可靠性的重要內容。
一、電子產品熱設計的目的
電子產品在工作時會產生不同程度的熱能，尤其是一些功耗較大的元器件，如變壓器、大功率晶體管、電力電子器件、大規(guī)模集成電路、功率損耗大的電阻等，實際上它們是一個熱源，會使產品的溫度升高。在溫度發(fā)生變化時，幾乎所有的材料都會出現(xiàn)膨脹或收縮現(xiàn)象，這種膨脹或收縮會引起零件間的配合、密封及內部的應力問題。溫度不均引起的局部應力集中是有害的，金屬結構在加熱或冷卻循環(huán)作用下會產生應力，從而導致金屬因疲勞而毀壞。另外，對于電子產品而言，元器件都有一定的工作溫度范圍，如果超過其溫度極限，會引起電子產品工作狀態(tài)的改變，縮短使用壽命，甚至損壞，導致電子產品不能穩(wěn)定、可靠地工作。
電子產品熱設計的主要目的就是通過合理的散熱設計，降低產品的工作溫度，控制電子產品內部所有元器件的溫度，使其在所處的工作環(huán)境溫度下，以不超過規(guī)定的最高允許溫度正常工作，避免高溫導致故障，從而提高產品的可靠性。
二、電子產品散熱系統(tǒng)簡介
熱傳遞的三種基本方式是傳導、對流和輻射，對應的散熱方式為：傳導散熱、對流散熱和輻射散熱。
展開 無鉛電子產品的長期可靠性
無鉛電子產品的長期可靠性
通用汽車的一位高級可靠性專家最近表示：“你知道無鉛帶來的問題嗎？沒有人能夠回答這樣一個簡單的問題：如果我所制造的無鉛產品的質量與用錫鉛的產品一樣，它們工作的時間能一樣長嗎？”
問題很簡單，答案也并不復雜。經(jīng)過多年的研究和試驗，研究人員已經(jīng)把影響無鉛產品長期可靠性的因素歸結到以下5個方面。
● 錫須
● Kirkendall空洞
● 無鉛焊料的機械震動
● 無鉛焊料的熱循環(huán)
● 導電陽極絲(CAF)
錫須
錫須是從元器件和接頭的錫鍍層上生長出來的，如果這些導電的錫須長得太長的話，可能連到其他線路上，并導致電氣短路。通過在器件引腳上使用90Sn10Pb鍍層已經(jīng)有效地消除了錫須問題，但現(xiàn)在這個問題又冒了出來。
有些公司用鍍純錫的器件生產了大量的無鉛產品，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)使用過程中的錫須問題，并且在不到2年的時間內就會出現(xiàn)故障。雖然還不清楚實際的故障率，但證據(jù)顯示錫須故障并未使總體的產品返修率增加。由于在細引腳器件上鍍錫是最近三四年才有的事情，錫須對長期可靠性的影響還有待觀察。
如果你不是在設計可能會造成人身傷害的產品，元器件和連接器就要首先考慮是不是具有下面這些特點。
● 引腳間距小于1mm(有些公司采用的間距小于0.3mm)
● 可采用金屬外殼(例如通孔晶振或振蕩器)
● 受積壓的連接點(例如接頭彎曲的電路)
● 有焊縫(例如電解電容)
一旦確定了關鍵器件，你應該要求器件生產商提供基于iNEMI建議或JEDEC標準JESD22A121的認證測試。業(yè)界對故障的定義幾乎還是空白，所以你也許需要提出自己的標準。標準既可以是絕對數(shù)值，例如最大的晶須長度不能超過25、50或75μm，也可以是相對數(shù)值(如最小間距的1/3或1/2)。
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