電子可靠性仿真的案例
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，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。
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。
電子可靠性 | 利用故障物理建模加速實現汽車電子可靠性
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境下執行特定功能的能力。可靠性必須通過設計進行保障。汽車行業傳統的可靠性設計方法，例如MIL-HDBK-2.17F等經驗預測、行業規范和“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在于，需要確保在惡劣環境下超過15萬英里的行駛里程和長達10年的使用壽命，且不能發生過高故障率。惡劣環境條件包括不同區域氣候下熱循環引起的季節性變化、電磁噪聲、振動、沖擊、溫度和濕度。
此外，電子產品現已集成到現代汽車的各個方面如圖1所示，多處有它們的身影。
圖1：現代汽車中的電子產品
傳統的汽車或產品開發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，這是一種發現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汽車電子可靠性。本文為白皮書節選，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車輛、子系統和組件級評估的直接結果。
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
下載地址：電子設備可靠性熱設計指南徐維新
快速實現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的重點之一，相關研究院所和企業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生翹曲、開裂、疲勞失效，最終導致整器件失效的問題，開發電子封裝可靠性分析軟件。該軟件可以實現電子封裝模型快速參數化建模、溫度和隨機振動環境仿真、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，無仿真經驗的設計人員，也可快速完成參數設置；
? 基于ANSYS APDL封裝Darveaux疲勞壽命模型和Manson高周疲勞經驗公式，通過自動抽取分析結果數據，實現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，給出電子產品循環次數與失效率分布曲線，快速評估不同循環次數下產品的可靠性。
2.設計參數、仿真數據文件管理
? 對模型庫文件和產生的過程數據文件進行統一管理；
? 對可靠性分析過程中定義的參數進行有效管理，并能夠基于參數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對封裝結構溫度沖擊疲勞壽命的影響。
展開 賽寶（電子五所）招聘可靠性仿真工程師
賽寶（電子五所）招聘可靠性仿真工程師
招聘需求: 本科及以上
微電子封裝與組裝技術，或機械/材料工程方向。熟練掌握Pro/E等三維建模、hypermersh前處理和ANSYS/Abaqus仿真等軟件，具有熱/結構/電磁等仿真經驗，具備高頻高速電路、微波組件或SiP等可靠性研究基礎者優先。
有關本公司更詳細信息請閱（https://www.ceprei.com/into.html）。有意者可進一步發簡歷至郵箱pealth@163.com，小盧，多謝支持。
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
依靠顯式動力學鼻祖LS-DYNA求解器和Ansys workbench優化平臺，可以對手機跌落進行準確仿真，探索手機薄弱部位；同時借助Ansys 參數優化工具DX對手機結構進行優化，增強手機的抗跌落碰撞性能。
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，如何預測并優化電子產品可靠性一直就是業界的一大難題。Ansys在統一平臺下從芯片、PCB/封裝等部件級到5G終端設備的系統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化電子產品的結構可靠性。
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境中執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，體現出顯著的局限性。
汽車電子芯片和模組多維度結構可靠性仿真分析
在汽車電子芯片高可靠性要求下，Ansys 結構方案能緊扣 AEC-Q100、GMW3172 標準：芯片級通過溫度循環仿真焊球 / 引線疲勞，模組級模擬振動沖擊下焊點及連接器風險等。
借助Ansys多維度結構可靠性方案，精準對齊標準測試工況，定位失效原因及快速預測壽命。Ansys可以助力客戶設計階段完成可靠性驗證，加速車規級別可靠性認證，為自動駕駛、動力控制模塊提供車規級結構保障。
5月29日，Ansys推出網絡研討會『汽車電子芯片和模組多維度結構可靠性仿真分析』，會議由Ansys應用工程師主管徐志敏為大家作分享，歡迎所有感興趣的用戶報名參會，了解更多詳情。
時間：5月29日（星期四）16：00
講師：
徐志敏 | Ansys應用工程師主管
在PCB及封裝結構產品可靠性有豐富設計仿真經驗，負責Ansys CPS結構可靠性方案；長期支持國內大型半導體、封裝、通訊企業等仿真工作。2015年加入Ansys，負責Mechanical、Sherlock方向的技術支持工作。
形式：線上
費用：免費
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技術鄰簡介：
技術鄰專注于工科技術社區，從最早的CAE技術社區（中國CAE聯盟）發展而來，在CAE領域有20年的教學和咨詢服務經驗。
仿真服務、Ansys 2025R1系列往期錄播免費領取，更多資料，掃碼添加技術鄰客服詳細咨詢~
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往期推薦：
●【案例推薦】電路板芯片的穩態與瞬態熱分析
●Ansys助力Juniper Networks實現更高速、更可靠的芯片設計
展開 電子產品可靠性仿真 (ECAD數據直接讀取、跌落、熱、密封、斷裂等)
培訓時間：
2016年6月7日
14:00 - 15:00
電路的集成規模越來越大，I/O數越來越多，使得PCB互連密度不斷加大，隨之帶來許多PCB可靠性問題。ANSYS 17.0版本集成針對PCB的Trace Mapping強大功能，可以快速從EACD中直接導入PCB熱物參數，從而能在Mechanical中進行準確的PCB板熱力、疲勞、隨機振動、跌落等可靠性問題的仿真。本此網絡培訓將介紹Trace Mapping功能，并演示ANSYS解決PCB板可靠性問題的案例。
報名方式
PC端報名：
在瀏覽器中輸入
http://www.ansys.com/zh-cn/About-ANSYS/Events
在選擇您需要參加的網絡培訓即可
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“最新活動“點擊“活動報名”，選擇活動參加報名即可。
未綁定微信用戶的報名方式：
1).關注ANSYS官方微信
2).點擊進入到ANSYS微信，點擊“咨詢反饋”-“注冊綁定”
3).點擊”最新活動“-“網絡培訓”，選擇活動參加報名即可。
展開 環境試驗與可靠性試驗的七大區別，附汽車電子環境與可靠性試驗條件清單！
環境試驗與可靠性試驗雖然關系緊密，但它們在試驗目的、所用環境應力數量、環境力量值選用準則、試驗類型、試驗時間、試驗終止判據方面存在截然的不同之處。
01
試驗目的
環境適應性測試旨在評估產品能否適應特定的環境條件，確保其設計滿足合同規定的要求，并為產品的接受或拒絕提供依據。
另一方面，可靠性測試的目的是量化產品的可靠性水平，即產品在既定的環境條件下，于一定時間內成功執行其功能的可能性。
02
所用環境應力數量
在環境適應性測試中，根據GJB 150標準，共有19項測試項目；MIL-STD-810 D標準包含20項環境測試項目；而810F標準則擴展至24項測試項目。這些測試項目涵蓋了對產品影響較大的環境因素，如溫度、濕度、鹽霧、振動、沖擊、壓力、太陽輻射、沙塵、雨水等。被測試的產品應根據其預期的使用環境和可能受到的影響，選擇相應的測試項目，通常需要考慮10個以上不同的環境因素。
而可靠性試驗由于要進行綜合模擬，只將綜合環境應力（溫度，濕度，振動）與電應力結合進行試驗。可見，可靠性試驗所選用的環境應力數量比環境試驗少得多。
展開 
可靠性仿真是什么梗？一文讀懂可靠性仿真的方法與應用
可靠性仿真的應用
對于設備來說，當前的發展趨勢是利用可靠性仿真技術，建立產品可靠性仿真模型，支持在設計階段開展基于仿真的可靠性設計分析與虛擬試驗評估。可靠性仿真技術以各性能專業的仿真模型為基礎，進一步考慮產品的壽命周期載荷、故障行為與故障機理以及工藝參數的散布特性，建立可靠性仿真模型，即基于可靠性的產品數字樣機。在基于可靠性的數字建模、數據傳遞、拓延和試驗仿真過程中，提升和驗證產品的可靠性。
以液壓伺服產品為例，其總體設計流程如圖2所示。圖中展示了控制系統設計、液壓系統設計與執行機構設計之間的耦合關系。其中，控制系統需要利用控制系統仿真（Matlab/Simulink）來輔助設計；液壓系統需要利用液壓系統仿真（AMESim）來輔助設計；執行機構需要利用多體動力學仿真（ADAMS）來輔助設計。
▲圖2 液壓伺服系統總體設計流程圖及其可靠性仿真考慮的不確定性因素
液壓伺服產品等機電產品，其生產制造與使用環境中存在著各種不確定性因素，例如加工制造誤差、材料屬性的分散性、元器件參數漂移以及隨機環境載荷（溫度、濕度與振動）等。這些不確定性因素會對機電產品的實際性能產生深刻影響。例如電子控制系統參數的累積誤差，可能導致其控制輸出響應超出規定值而發生故障；執行機構的制造安裝誤差與外界環境載荷作用，可能導致運動卡滯等嚴重故障。
展開 Sherlock掀電子設計與可靠性革命，為電子系統保駕護航
Sherlock掀電子設計與可靠性革命，為電子系統保駕護航
“ANSYS產品組合中加入了DfR Solutions - Sherlock后，現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完成了對業界唯一自動化設計可靠性分析軟件Sherlock的開發商 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，從而在開發過程中節省時間和資金成本。Sherlock到底如何確保電子系統和組件可靠性，又有著怎樣的突出表現，我們來看ANSYS軟件開發高級總監 Al Hancq 怎么說的？
當今世界，我們周圍的電氣組件數量不斷增加。
展開 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在中國有很大的發展潛力，例如受眾極為廣泛的消費電子行業、國家重點投入的半導體行業、5G產業等。電子產品性能要求高（包括小型化、規模化、集成化）、使用環境惡劣（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，需要滿足功能可靠、滿足壽命需求等。
自電子行業高速發展以來，Ansys仿真解決方案就在幫助電子行業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，減少產品設計優化迭代次數，從而減少物理樣機測試次數，大大縮短電子產品上市時間，幫助企業快速占領市場和提高品牌認可度。
目前Ansys行業應用方案將集中在芯片、封裝、PCB等半導體行業結構可靠性、5G行業結構可靠性、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 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。經過多年的研究和試驗，研究人員已經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
● 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鍍層已經有效地消除了錫須問題，但現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，已經發現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故障。雖然還不清楚實際的故障率，但證據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，也可以是相對數值(如最小間距的1/3或1/2)。
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