電子可靠性的案例
Sherlock掀電子設計與可靠性革命，為電子系統(tǒng)保駕護航
Sherlock掀電子設計與可靠性革命，為電子系統(tǒng)保駕護航
“ANSYS產品組合中加入了DfR Solutions - Sherlock后，現(xiàn)可提供具備電子可靠性完整的端到端解決方案。Viasat 可靠性工程經理Jim Hunter表示：“DfR Solutions為用戶提供易用的解決方案，并重點增強了電子產品的機械可靠性，構建電子產品CAD裝配體在過去要耗時數(shù)周，而如今不到1個小時就能裝配完成并求解。”
時間要追溯到今年5月，ANSYS完成了對業(yè)界唯一自動化設計可靠性分析軟件Sherlock的開發(fā)商 DfR Solutions的收購。ANSYS全方位的多物理場解決方案與Sherlock精確的可靠性分析相結合，這將提供一個完整的設計師級套件，幫助客戶在設計周期的早期快速方便地分析電子故障，從而在開發(fā)過程中節(jié)省時間和資金成本。Sherlock到底如何確保電子系統(tǒng)和組件可靠性，又有著怎樣的突出表現(xiàn)，我們來看ANSYS軟件開發(fā)高級總監(jiān) Al Hancq 怎么說的？
當今世界，我們周圍的電氣組件數(shù)量不斷增加。
展開 電子可靠性 | 利用故障物理建模加速實現(xiàn)汽車電子可靠性
確保汽車電子可靠性的最佳方法是故障物理(PoF)方法，該方法通過科學（物理、化學等）解釋故障機制，并評估實際工作條件下的使用壽命。該方法的四個關鍵流程分別是設計捕獲、生命周期特征化、載荷變換和耐久性仿真可靠性分析與風險評估。
Ansys Sherlock自動設計分析軟件是一款可靠性保障工具套件，在虛擬仿真環(huán)境下運行該工具，可以確保電子設計的實際使用壽命達到產品的預期使用壽命。
可靠性是衡量產品在預期使用壽命內的客戶環(huán)境下執(zhí)行特定功能的能力。可靠性必須通過設計進行保障。汽車行業(yè)傳統(tǒng)的可靠性設計方法，例如MIL-HDBK-2.17F等經驗預測、行業(yè)規(guī)范和“測試”可靠性，都存在嚴重的局限性。更出色的可靠性設計方法離不開基于故障物理(PoF)算法的可靠性保障軟件。
汽車電子面臨的挑戰(zhàn)在于，需要確保在惡劣環(huán)境下超過15萬英里的行駛里程和長達10年的使用壽命，且不能發(fā)生過高故障率。惡劣環(huán)境條件包括不同區(qū)域氣候下熱循環(huán)引起的季節(jié)性變化、電磁噪聲、振動、沖擊、溫度和濕度。
此外，電子產品現(xiàn)已集成到現(xiàn)代汽車的各個方面如圖1所示，多處有它們的身影。
圖1：現(xiàn)代汽車中的電子產品
傳統(tǒng)的汽車或產品開發(fā)流程方法使用了一系列“設計-構建-測試-整改(DBTF)”可靠性增長方法，這是一種發(fā)現(xiàn)和解決問題的試錯方法，然而如今，這種方法已經不夠用了。本白皮書通過汽車設計與計算機輔助工程、故障物理方法流程等方面詳細介紹如何利用故障物理建模加速實現(xiàn)汽車電子可靠性。本文為白皮書節(jié)選，完整內容可在文末下載。
汽車設計與計算機輔助工程
汽車行業(yè)已從虛擬計算機輔助工程(CAE)工具中收獲了顯著效益。這是將車輛評估從道路轉移到實驗室，再到利用計算機實現(xiàn)車輛、子系統(tǒng)和組件級評估的直接結果。
展開 電子可靠性工程概述
電子可靠性工程是提高產品質量和可靠性，降低硬件生產故障率和市場失效率的系統(tǒng)工程。
您是否為電子產品生產直通率較低而煩惱，是否為市場返修率居高不下而束手無策？根據(jù)業(yè)界的分析，60%以上的生產故障是由于器件失效引起的，70%以上的市場返修也是因為器件失效引起的，而大多數(shù)公司對此卻沒有采用系統(tǒng)化的電子可靠性工程方法來解決，導致效率較低，產品質量可靠性不高。
其實按照系統(tǒng)的電子可靠性工程方法，通過選擇合適的器件，有效地控制器件質量，合理應用器件，進行可靠性設計，達到業(yè)界領先的產品質量是可以實現(xiàn)的。
電子可靠性工程包含5個方面：
一、通過正確的選型認證來保證構成產品的物料的基本可靠性
物料選型與認證是一項產品工程，是硬件開發(fā)活動的重要組成部分。產品一旦選用了某物料，其質量、成本、可采購性基本上60%都已固化，后期的一系列改進、保障策略所達到的效果只能占到40%，物料選型影響重大。如何確定物料的規(guī)格，如何識別不同廠家的物料優(yōu)劣，如何對物料廠家進行認證，如何監(jiān)控物料廠家的質量波動，這些專項技術，在國際領先公司都有專業(yè)的團隊來進行研究，并有系統(tǒng)化的流程保障物料選用，而目前國內廠家普遍比較薄弱，因此從物料選用開始，產品質量就和業(yè)界領先公司拉開了差距，可以說是輸在了起跑線上。
二、通過正確合理的設計方法保證應用可靠性
常用的可靠性設計方法有如下14種，在產品開發(fā)過程中，這些方面都要考慮到，包括做對應的仿真分析，才能夠保證設計的產品的可靠性。
展開 電子可靠性 | 丹佛斯變頻器的上市時間縮短了75%
Ansys電子可靠性解決方案：
優(yōu)化和預測電子產品的可靠性，解決熱、電氣和結構可靠性挑戰(zhàn)。
采用綜合全面的多物理場仿真被證實是確保和預測電子產品可靠性的最佳實踐。Ansys電子可靠性解決方案及工作流程能夠助力應對諸多電氣、熱和結構可靠性等仿真和設計挑戰(zhàn)，從而提高信號完整性、防止沖擊和振動故障、消除電磁干擾。
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 電子可靠性 | 丹佛斯變頻器的上市時間縮短了75%
Ansys電子可靠性解決方案：
優(yōu)化和預測電子產品的可靠性，解決熱、電氣和結構可靠性挑戰(zhàn)。
近期，Ansys將陸續(xù)推出系列電子可靠性內容，如案例分析、白皮書等，主題涉及丹佛斯產品創(chuàng)新、熱管理方案、半導體壽命預測、大陸汽車如何完成可靠性測試、基于SAE J3168標準的可靠性分析、如何加速實現(xiàn)汽車電子可靠性，本期將為大家?guī)怼窤nsys + 丹佛斯」 的應用案例。
丹佛斯致力于節(jié)能，減少浪費，不斷探索變頻器的創(chuàng)新。由于變頻器的應用方式種類繁多，丹佛斯希望通過提高變頻器工作效率的同時，又不限制其產品原有的多種部署方法。這意味著，要讓在北極圈地區(qū)部署的調節(jié)電機雷達陣列穩(wěn)步運行，同時適用于加利福尼亞州某間辦公室內驅動硬盤的節(jié)能運行，這要求確保變頻器有著同樣的設計。
挑戰(zhàn)
丹佛斯在探索變頻器創(chuàng)新進程中，通常要經歷“設計-構建-測試-整改”的艱辛歷程，每個階段需要經過至少4次迭代，而每次迭代都要耗費6-8個月時間。最終新變頻器的設計可能需要長達2年以上才能投放市場。
展開 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
利用電子封裝可靠性軟件內置的模型，實現(xiàn)了快速參數(shù)化建模，仿真計算得到了溫度沖擊循環(huán)條件下焊球的應力、應變、蠕變應變能密度，通過基于能量的Darveaux公式分析得到了焊球溫度沖擊疲勞壽命。
案例2：封裝結構隨機振動可靠性分析
某BGA封裝結構需要分析結構在隨機振動環(huán)境下的可靠性，利用電子封裝可靠性軟件快速完成了結構的建模和網格劃分，基于隨機振動求解完成了結構隨機振動分析，在分析結果的基礎上，采用軟件后處理模塊得到了結構的隨機振動疲勞壽命。
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。
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)。
基于Hypermesh的Flip-Chip封裝工藝對電子器件的可靠性研究
可見，回流焊后Solder未清洗干凈大大影響器件的可靠性。
圖4 清洗干凈條件下模型的位移場示意圖
圖5 未清洗干凈條件下模型的位移場示意圖
圖6 清洗干凈條件下Soleder的等效塑性應變
圖7 為清洗干凈條件下Soleder的等效塑性應變
五、結論
本文對在Flip-Chip封裝工藝中，對真空回流焊后Solder清洗干凈條件下與未清洗干凈條件下的器件建立了兩種有限元分析模型，載荷為電子可靠性試驗中的溫度循環(huán)載荷。有限元分析結果表明，相對于清洗干凈條件下，未清洗干凈中Solder的最大塑性應變較大，同時壽命大大降低，電子器件的可靠性也大大降低。因此，F(xiàn)lip-Chip回流焊后的清洗工藝對器件的可靠性有很大的影響。在Flip-Chip封裝工藝中，需要完善清洗工藝，確保Solder表面處無雜質，使underlfill充滿Solder的周圍。
展開 
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。
8/11 Ansys Sherlock在汽車電子可靠性分析中的應用
Ansys Sherlock在汽車電子可靠性分析中的應用
培訓內容
隨著汽車電子行業(yè)發(fā)展對產品性能的要求逐步提升，可靠性問題也越來越突出。如何能及早的發(fā)現(xiàn)問題、解決問題是研發(fā)工程師的重中之重，Ansys Sherlock的推出和逐漸廣泛應用，通過利用其獨特的方法，可以滿足用戶工程化高可靠性產品的要求，進而縮短研發(fā)周期，降低企業(yè)成本。
課程對象
可靠性工程師、研發(fā)工程師、質量工程師
培訓時間
8月11日16：00
主講講師簡介
任劍輝
現(xiàn)在任職于上海佳研實業(yè)有限公司。在電子行業(yè)內有10年AE工作經驗，主要負責Ansys Sherlock產品在國內的技術支持和服務工作。
費用：免費
點擊圖片或點擊鏈接報名：http://event.31huiyi.com/1900567604/index?c=jishulink
展開 基于Hypermesh的Flip-Chip封裝工藝對電子器件的可靠性研究
可見，回流焊后Solder未清洗干凈大大影響器件的可靠性。
圖4 清洗干凈條件下模型的位移場示意圖
圖5 未清洗干凈條件下模型的位移場示意圖
圖6 清洗干凈條件下Soleder的等效塑性應變
圖7 為清洗干凈條件下Soleder的等效塑性應變
五、結論
本文對在Flip-Chip封裝工藝中，對真空回流焊后Solder清洗干凈條件下與未清洗干凈條件下的器件建立了兩種有限元分析模型，載荷為電子可靠性試驗中的溫度循環(huán)載荷。有限元分析結果表明，相對于清洗干凈條件下，未清洗干凈中Solder的最大塑性應變較大，同時壽命大大降低，電子器件的可靠性也大大降低。因此，F(xiàn)lip-Chip回流焊后的清洗工藝對器件的可靠性有很大的影響。在Flip-Chip封裝工藝中，需要完善清洗工藝，確保Solder表面處無雜質，使underlfill充滿Solder的周圍。
展開 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。
