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由于反復接通和斷開電源，微電子元件受 </div><div contenteditable="false" width="100%"> 到熱循環的作用，因此，焊點處出現裂紋，斷開了芯片與印刷電路板的連接，從而導 </div><div contenteditable="false" width="100%"> 致故障。

焊點疲勞簡介 焊點疲勞是循環載荷下焊點的失效。這種載荷可能有多種形式（例如跌落/震動，振動，溫度循環），其中電子設備中的大多數焊點疲勞是由熱-機械驅動的。在溫度循環期間，由于PCB和組件之間的熱膨脹系數（CTE）不匹配，在焊點中產生了應力。這導致焊點經歷不可恢復的變形，該變形累積并導致裂紋和最終斷裂。

這里列舉了一些采用這種仿真方法的實際示例： 研究灌封化合物的理想溫度范圍 檢查電池內部的潛在性能退化機制 對PCBA的焊點結構進行仿真 模擬PCB敷形涂覆對器件可靠性影響 根據基本原子和分子尺度行為，研究蠕變、疲勞和擴散機制引起的失效案例研究示例：焊點疲勞PCBA中最常見的失效機制之一是由熱循環導致的焊點疲勞。

這里列舉了一些采用這種仿真方法的實際示例： 研究灌封化合物的理想溫度范圍 檢查電池內部的潛在性能退化機制 對PCBA的焊點結構進行仿真 模擬PCB敷形涂覆對器件可靠性影響 根據基本原子和分子尺度行為，研究蠕變、疲勞和擴散機制引起的失效案例研究示例：焊點疲勞PCBA中最常見的失效機制之一是由熱循環導致的焊點疲勞。

由于表面貼片電阻的不同部分的 熱膨脹 是不均勻的(底部的印刷電路板更大，頂部的電阻更小)，因此在熱載荷循環中，該組件受到了壓力。 一旦熱載荷達到載荷循環的終點，并返回到初始溫度，電阻器兩端的焊點就會留下永久變形(蠕變應變)。焊點的永久變形會阻止其余部分恢復到初始狀態。我們可以在圖中看到這一點，電阻被壓縮并隆起，而印刷電路板被拉長。

單元類型的選擇結合本章節仿真條件，并為后續的熱應力仿真作鋪墊，穩態溫度場模擬選用C3D8R三維熱實體單元。該單元既能實現勻速熱傳遞，也可用于瞬態熱分析。單元類型選擇如下圖所示。圖2-1 單元類型的選擇2.

Ansys推出的Sherlock Automated Design Analysis?軟件，有助于填補設計工具功能上的空白。 Ansys Sherlock使用故障物理（PoF）方法幫助電源工程師更清楚地了解何時發生過熱。

此前經歷過500次熱測試循環后失效的產品，經過Ansys解決方案的優化之后，可承受1,000次以上的循環。 使用Ansys多物理場模型進行熱應力變化仿真 uPI封裝研發經理莊（音）先生表示：“Ansys多物理場仿真解決方案可幫助我們優化芯片封裝設計，并大幅提高產品的可靠性。

熱仿真鑒于各種不同的方案選項以及對不同需求的權衡，仿真成為了開發熱管理解決方案的理想工具。在半導體芯片封裝層面，設計人員可以迭代封裝方法、熱焊點及熱通孔的位置，以及接地層的厚度。另一方面，在更大尺度的應用中，可以使用計算流體力學（CFD）對數據中心內部和整個樓層機架周圍的氣流進行建模和優化。

文獻［3］分析了IGBT 功率模塊的熱應力分布，并討論了焊料厚度、空洞率對模塊傳熱性能的影響。文獻［4］基于ANSYS二次開發技術對汽車功率模塊在熱循環條件下的失效問題進行了模擬分析。文獻［5］采用ANSYS分析了IGBT模塊的封裝熱應力，并討論了熱應力與分層率之間的關系。以上工作只考慮了多層堆疊結構的層厚對模塊熱應力的影響，尚未涉及各層的選材和焊接順序。

如果你手里正握著Ansys這柄利器，卻還在重復著“手動建模-導出-計算-后處理”的循環，那你一定要考慮一下——PyAnsys。

的升級，通過30+案例（如活塞熱疲勞、電池包電芯循環壽命評估），詳解Miner線性累積損傷理論與熱循環載荷譜編輯技巧（鏈接：https://www.yqgqt.org.cn/training/details/ncode）。

在先進封裝如BGA、WLCSP、SiP與3D集成中，焊點長期經受芯片功耗發熱與外部環境溫差的交替作用，其微觀組織不斷經歷熱脹冷縮和蠕變松弛。由于芯片（Si）、基板（BT/FR-4/陶瓷）與焊料（SnAgCu）之間存在顯著熱膨脹系數差異，反復的熱應力和剪切應力會在焊點頸部和角部區域集中，促使疲勞裂紋逐步萌生并向內部擴展，最終導致虛焊或開路等失效形式。

對更小的手持設備不斷增長的需求促使片式電阻器尺寸更小，這反過來又引發了對焊點熱疲勞壽命以及故障發生情況的擔憂。 表面貼片電阻會受到熱循環的影響。

· 波紋管· 嚙合波紋管3 共軛傳熱（CHT）· 工程挑戰· 仿真復雜性· Ansys應對挑戰的關鍵功能· Ansys Workbench Meshing 針對CHT繪制網格4 冷熱循環熱機疲勞· 工程挑戰· 仿真復雜性· Ansys應對挑戰的關鍵功能5 蒸發和冷凝· 工程挑戰· Ansys應對挑戰的關鍵功能· Semi-Mechanistic

共軛傳熱（CHT） 3.1 工程挑戰 3.2 仿真復雜性 3.3 Ansys應對挑戰的關鍵功能 3.4 Ansys Workbench Meshing 針對CHT繪制網格 4. 冷熱循環熱機疲勞 4.1 工程挑戰 4.2 仿真復雜性 4.3 Ansys應對挑戰的關鍵功能 5.

Ansys Sherlock通過系統仿真及焊點或組件開裂風險分析，展示PCBA的應變分布。綠色部分組件表示無風險，為多次設計迭代后的結果。 由組件和PCB跡線處功率損耗導致的溫度分布可用于預測焊點疲勞壽命預測。綠色部分組件表示無焊點疲勞風險，黃色部分組件則有較小風險。

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