TLDR：热量会导致焊料开裂。模拟有两种途径：基于闭式方程的快速粗略估计或详细、准确的焊球 FEA 模型。
我开始写有关电子产品可靠性的文章，后来我意识到这是一个很大的话题。所以我将在这里分部分进行。
几十年前，空军对航空电子设备的可靠性进行了大规模研究，发现高温、振动、湿度和灰尘是导致电子设备故障的主要原因。
多年来，物理学并没有发生太大的变化，尽管电子设备速度更快、体积更小，但故障的原因仍然是一样的。
热量和振动是最主要的原因。因此，我们首先关注热量
热量对电子产品有害，因为材料具有不同的热膨胀系数。这意味着当它们变热时，PCB、芯片和焊料都会以不同的量膨胀。焊料中会产生高应力并出现裂纹。
裂缝会随着时间的推移变得越来越大，直到出现断裂。我们称之为“可靠性问题”。
翘曲
电子产品什么时候会变热？当你把它们放进烤箱时！
大多数电子产品都需要经过烤箱来熔化焊锡膏。烤箱内的温度最高可达 250 摄氏度！
在这些温度下，PCB 可以以各种有趣的方式弯曲，因为铜和 fr4 分布不均匀，所以存在大量的推拉力，从而导致翘曲。
现在想象一下，你有 1000 个微小的焊球，它们需要全部粘在 PCB 上的正确位置。在烤箱中，焊球会变形，PCB 会变得起伏不平。你即将遇到一些“产量问题”。
幸运的是，这可以在设计过程的早期进行模拟，以便您有机会缓解这些问题。
观看这些视频以了解更多详细信息。
关键在于准确捕捉 PCB 内部铜的分布。然后，您将能够预测弯曲形状并了解可靠性风险。
热循环
电子产品在使用时也会变热。这会导致热膨胀差异，最终导致某些焊接连接再次断裂……
在现实生活中，这可能需要数年时间，但我们不能等上几年才知道我们的设备是否会失效。相反，我们会把它放进烤箱，然后冷冻烘烤几周。这已经是一个长期存在的问题，多年来有很多广为人知的故障，所以人们想出了各种各样的解决方案。
第一种方法是使用基本经验方程，因为它们可以快速扫描整个电路板并为您提供每个芯片、电容和电阻的耐用性估计值。仅考虑电路板和封装的尺寸和材料，因此这是一个粗略的估计。
当您需要确保 CPU 不会过早出现故障时，您需要进行详细的 BGA 焊点疲劳模拟。
您可以输入任意多的细节。散热器和支架？当然可以。50 磅的夹紧预紧力？没问题。焊盘和阻焊层等细节如何？为什么不呢？
伟大的成果……需要付出很多努力。这些模型需要谨慎而一致地建立。
这是对热可靠性模拟可以做的事情的快速概述。
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