焊點，是芯片封裝中最脆弱卻又是最關(guān)鍵的連接。熱循環(huán)、功率循環(huán)等工況下的反復熱脹冷縮，往往成為引發(fā)焊點疲勞裂紋、導致整機失效的“隱形殺手"。我們以仿真+測試為核心技術(shù)路徑，構(gòu)建了完整的焊點可靠性正向設計與壽命預測體系，助力高可靠電子產(chǎn)品從“經(jīng)驗設計"邁向“科學設計"[1]。

圖 焊點熱疲勞失效

圖 焊點熱疲勞根因

研究核心

       ● 目標：預測焊點在實際服役工況下的熱疲勞壽命，支撐設計優(yōu)化與材料選型。

       ● 手段融合：數(shù)值仿真 + 加速試驗 + SEM + EBSD + 失效分析

       ● 成果導向：在設計階段提前發(fā)現(xiàn)潛在風險，縮短研發(fā)周期，降低驗證成本。

我們的技術(shù)路徑——焊點熱疲勞壽命仿真正向設計流程

       將“物理試驗后置"，讓“數(shù)字仿真前置"——在計算機里試錯，而不是在實驗室里。

       通過有限元分析與疲勞壽命模型（Darveaux、Coffin-Manson等[2]），實現(xiàn)：

       ● 多封裝結(jié)構(gòu)建模與參數(shù)化優(yōu)化

       ● 溫度循環(huán) / 功率循環(huán)加載下的損傷計算

       ● 基于能量累積或塑性應變的壽命預測

       ● 材料與幾何參數(shù)靈敏度分析

應用案例精選

Ⅰ. 壽命評估與健康管理方向

核心目標：建立壽命預測模型 → 支撐維修、運維與可靠性決策。

代表案例：

● 案例1｜動車組網(wǎng)絡模塊TQFP板卡焊點壽命評估及維修指導

通過仿真與測試結(jié)合（溫度循環(huán) + 金相切片），預測服役壽命，為“基于壽命"的維修策略提供定量依據(jù)。

方向特征：面向服役階段的可靠性評估與健康管理

Ⅱ. 材料與工藝選型優(yōu)化方向

核心目標： 研究不同封裝材料（如 Underfill、焊料）和工藝參數(shù)對焊點可靠性的影響。

代表案例：

● 案例1｜FC-BGA 封裝 Underfill 材料選型指導

通過熱循環(huán)仿真比較 UF1 / UF2 應力與損傷累積，定量揭示 Underfill 材料參數(shù)對應力分布和壽命的影響規(guī)律[3]。

Ⅲ. 結(jié)構(gòu)設計與幾何優(yōu)化方向

核心目標： 通過幾何結(jié)構(gòu)優(yōu)化降低焊點局部應力與損傷累積，實現(xiàn)壽命提升。

代表案例：

● 案例1｜QFP 器件引腳結(jié)構(gòu)優(yōu)化

定量分析引線寬度、平直搭接長度、站高對應力的影響，確定較優(yōu)尺寸[5]。

我們能為您提供

       ● 芯片封裝與模組級焊點熱疲勞壽命評估

       ● 材料選型與封裝結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計

       ● 可靠性驗證方案設計與失效分析服務

       ● 仿真與測試結(jié)合的正向可靠性設計全流程支持

       從設計開始構(gòu)建可靠性，我們用仿真與測試讓每一個焊點都“經(jīng)得起時間的熱循環(huán)"。

參考文獻

[1] Lau JH, Lee N-C. Assembly and Reliability of Lead-Free Solder Joints. Singapore: Springer Singapore; 2020.

[2] Darveaux R. Effect of simulation methodology on solder joint crack growth correlation. 2000 Proc. 50th Electron. Compon. Technol. Conf. Cat No00CH37070, Las Vegas, NV, USA: IEEE; 2000, p. 1048–58.

[3] Kuo C-T, Yip M-C, Chiang K-N. Time and temperature-dependent mechanical behavior of underfill materials in electronic packaging application. Microelectron Reliab 2004;44:627–38.

[4] 王樹起. 疊層芯片封裝可靠性分析與結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化. PhD Thesis. 哈爾濱理工大學, 2008.

[5] 姚震. QFP器件引腳尺寸對焊點可靠性影響仿真分析. PhD Thesis. 哈爾濱工業(yè)大學, n.d.