因为在芯片工作时会提高周边环境的温度，而且在热载荷加载的过程当中， 芯片的内部结构也会有热量从中释放出来，这些热量可能是从器件整体的各个不 同的结构之中，在芯片工作运行时产生的。而产生的热量是流动的，并不是固定 不变的，所以热量进行扩散，会渐渐的从芯片散步到焊点上，这会提高焊点温度， 这是大多数焊点最容易发生的损坏。那么热量的扩散是怎样影响焊点可靠性的 呢？经过研究我们发现，当施加载荷时，由于封装体中（焊点、基板以及芯片等） 各个组成部分的各种性能包括热膨胀系数、弹性模量、泊松比等等因素的不同， 导致构件整体产生不一样的变形，而焊点是位于元器件与基板的中间，起着连接 两者的功能作用，所以它的形状会发生变化，这就会造成蠕变以及应力集中等现 象，当运作停下来的时候，也会由于温度的变化而导致元器件各部分的应力变化， 所以在工作的过程当中，焊点会发生许多微小的变形，有些变形是无法用人的肉 眼观察出来的，所以我们就要借助 ANSYS 有限元分析来观测焊点的变形以及它

的应力变化情况，通过有限元分析可以很容易的观察到这些内容。我们可以观察 到焊点从开始产生变形到变形逐渐扩大变成裂纹的过程，更严重的情况则是，焊 点的微小的裂纹最终慢慢扩展成为断裂的面，最终形成一个断裂层，从而导致焊 点疲劳失效。

1。4 本课题研究的目的意义以及研究的主要内容

1。4。1 研究的目的和意义

如今的电子设备的需求逐渐趋向于良好的性能、小和薄型的优化设计，这些 日趋强烈的需求也在促使这电子器件的不断革新与发展。电子封装技术正向着更 加紧凑、高效的方向发展。可靠性的研究已经变成了电子封装技术的一个非常重 要的领域，焊点的可靠性与使用的时间年限有着密切的联系。由此可见，对焊点 可靠性的研究已经被提上日程。

而如何研究焊点的可靠性也是近年来研究人员研究的关键内容，而有限元分 析正是多年来众多学者研究出来的结晶。有限元模拟可以完美的再现所要研究的 元器件的模型结构，并对它进行各种研究，比如说施加载荷、网格划分等等的操 作。而各界的研究人员在研究的过程中也提出了许多被广为接受的学术理论，其 中最容易解释的便是在蠕变变形条件下所产生的失效断裂，但是之后的研究显示 这其中还存在着很多与上述理论不相符的现象。在片式电阻器件的芯片封装之 中，因为基板、焊点以及芯片性质(包括材料的线膨胀系数)不一致等原因都可能 会造成焊点的局部应力过大以及蠕变变形，运用 ANSYS 软件来进行有限元模拟 分析，研究焊点的可靠性以及焊点的热疲劳寿命，运用这种方法可以比较可靠的 计算和预测焊点的疲劳寿命循环数，并得出结论。

1。4。2 研究的内容

本文主要通过运用 ANSYS 软件来构建片式电阻器件的三维实体模型，然后 对它进行网格划分、施加载荷，最后后处理得出对焊点可靠性的模拟分析结果。 在建立完片式电阻器件的模型之后，我们对其施加热载荷时，要根据然后根据得 出温度变化情况来确定最显著的区域并对它进行研究，然后根据焊点处点的蠕变 以及应力应变情况分析出焊点内的最为容易发生疲劳断裂的位置以及它的分布 的情况。

接下来研究在焊点材料等各项参数情况不变的情况，改变基板与元器件的高 度间隙时，焊点的应力应变以及蠕变变形的变化，对比先前得到的数值，分析基 板和元件之间高度变化对焊点可靠性的影响。观察研究的结果，得到焊点产生的 Von Mises 应力 Von Mises 蠕变以及等效蠕变的变化，继而根据 Manson-Coffin 公 ANSYS片式电阻器件无铅焊点热疲劳有限元分析(6):http://www.youerw.com/jixie/lunwen_82698.html