CN117350138B - 一种芯片粘接结构热循环疲劳失效物理模型建模方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种芯片粘接结构热循环疲劳失效物理模型建模方法，属于电子封装可靠性领域，该方法包括根据芯片粘接结构的数字机样、热‑机械耦合材料参数和服役环境典型温度，得到并根据参数化矩阵，进行芯片粘接结构的有限元仿真，得到并根据各参数组条件下芯片粘接结构各网格单元在最高温度下的应变分布和各参数组条件下芯片粘接结构各网格单元在最低温度下的应变分布，进行芯片粘接结构的寿命预计，得到并根据参数化矩阵中各参数组对应的芯片粘接结构的特征寿命，构建芯片粘接结构热循环疲劳失效物理模型。本发明解决了芯片粘接结构的复杂性导致的芯片粘接结构热循环疲劳失效物理模型精度不够的问题，提高了芯片粘接结构的可靠性和稳定性。

Description

一种芯片粘接结构热循环疲劳失效物理模型建模方法

技术领域

本发明属于电子封装可靠性领域，尤其涉及一种芯片粘接结构热循环疲劳失效物理模型建模方法。

背景技术

随着集成电路技术的飞速发展，芯片粘接技术作为集成电路封装的重要环节，扮演着连接芯片与封装基板的关键角色。在芯片粘接结构中，芯片与封装基板之间的粘接层起着支撑、传递应力以及导热的作用，直接影响着整个集成电路的性能和可靠性。然而，随着电子设备的微型化、高性能化以及多功能化，芯片粘接层在工作过程中面临越来越严峻的环境挑战，其中之一便是热循环引起的疲劳失效问题。

在现代电子设备中，芯片粘接层会频繁经历由于温度变化引起的热胀冷缩，即热循环。在每个热循环中，芯片粘接层内部的材料会因温度的升降而产生膨胀和收缩，这可能导致应力的积累和释放。随着热循环次数的增加，这些应力可能逐渐积累到足以引发疲劳裂纹的程度，从而导致芯片粘接层的失效。热循环疲劳失效在电子封装中是一个重要的挑战，可能导致性能降低、可靠性下降甚至设备彻底失效。传统上，芯片粘接层的热循环疲劳失效评估主要依赖于试验和经验。这些方法在成本、时间和覆盖范围等方面存在一定的限制。例如，进行大规模的试验以覆盖各种工作环境和应力状态是昂贵和耗时的。此外，由于芯片粘接结构的复杂性，传统的理论模型难以完全捕捉其多变的行为。

综上所述，芯片粘接结构的热循环疲劳失效问题在电子封装中具有重要意义。现有的试验和经验方法存在一定局限性，因此需要一种创新的方法来建立更精确的失效模型，从而在早期设计阶段预测芯片粘接结构的热循环疲劳失效情况，以提高芯片粘接结构的可靠性和稳定性。

发明内容

针对现有技术中的上述不足，本发明提供的一种芯片粘接结构热循环疲劳失效物理模型建模方法解决了芯片粘接结构的复杂性导致的芯片粘接结构热循环疲劳失效物理模型精度不够的问题，提高了芯片粘接结构的可靠性和稳定性。

为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：一种芯片粘接结构热循环疲劳失效物理模型建模方法，包括以下步骤：

S1、建立芯片粘接结构的数字机样，并获取芯片粘接结构的热-机械耦合材料参数和芯片粘接结构的服役环境典型温度；

S2、根据芯片粘接结构的数字机样、芯片粘接结构的热-机械耦合材料参数和芯片粘接结构的服役环境典型温度，得到参数化矩阵；

S3、根据参数化矩阵，进行芯片粘接结构的有限元仿真，得到各参数组条件下芯片粘接结构各网格单元在最高温度下的应变分布和各参数组条件下芯片粘接结构各网格单元在最低温度下的应变分布；

S4、根据各参数组条件下芯片粘接结构各网格单元在最高温度下的应变分布和各参数组条件下芯片粘接结构各网格单元在最低温度下的应变分布，利用基于应变的疲劳寿命模型进行芯片粘接结构的寿命预计，得到参数化矩阵中各参数组对应的芯片粘接结构的特征寿命；

S5、根据参数化矩阵中各参数组对应的芯片粘接结构的特征寿命，构建芯片粘接结构热循环疲劳失效物理模型。

本发明的有益效果为：本发明将数值仿真技术和参数化建模相结合，可以在各种工作环境和应力状态下，准确预测芯片粘接层的热循环疲劳失效情况。通过建立逼近实际工作条件的芯片粘接结构热循环疲劳失效物理模型，提高芯片粘接结构的可靠性和稳定性。

进一步地，所述S1中芯片粘接结构的数字机样包括芯片粘接结构中芯片的几何形状和尺寸信息、芯片粘接结构中粘接层的几何形状和尺寸信息以及芯片粘接结构中基板的几何形状和尺寸信息；所述芯片粘接结构的热-机械耦合材料参数包括芯片的材料参数、粘接层的材料参数和基板的材料参数。

上述进一步方案的有益效果为：获取芯片粘接结构的尺寸信息和材料信息，为参数化矩阵的构建做准备。

进一步地，所述S2中参数化矩阵的表达式为：

其中，为参数化矩阵；为第1组参数组的尺寸信息矩阵；为第1组参数组的热-机械耦合材料信息矩阵；为第1组参数组的服役环境典型温度矩阵；为第组参数组；为第组参数组的尺寸信息矩阵；为第组参数组的热-机械耦合材料信息矩阵；为第组参数组的服役环境典型温度矩阵；为参数组编号；为第组参数组的尺寸信息矩阵；为第组参数组的热-机械耦合材料信息矩阵；为第组参数组的服役环境典型温度矩阵；为参数组总数；为第组参数组中芯片的长；为第组参数组中芯片的宽；为第组参数组中芯片的高；为第组参数组中粘接层的长；为第组参数组中粘接层的宽；为第组参数组中粘接层的高；为第组参数组中基板的长；为第组参数组中基板的宽；为第组参数组中基板的高；为第组参数组中芯片材料的密度；为第组参数组中芯片材料的热容；为第组参数组中芯片材料的热膨胀系数；为第组参数组中芯片材料的热导率；为第组参数组中芯片材料的杨氏模量；为第组参数组中芯片材料的泊松比；为第组参数组中粘接层材料的密度；为第组参数组中粘接层材料的热容；为第组参数组中粘接层材料的热膨胀系数；为第组参数组中粘接层材料的热导率；为第组参数组中粘接层材料的杨氏模量；为第组参数组中粘接层材料的泊松比；为第组参数组中粘接层材料的屈服强度；为第组参数组中粘接层材料的应变硬化系数；为第组参数组中粘接层材料的强度系数；为第组参数组中粘接层材料的极限抗拉强度；为第组参数组中基板材料的密度；为第组参数组中基板材料的热容；为第组参数组中基板材料的热膨胀系数；为第组参数组中基板材料的热导率；为第组参数组中基板材料的杨氏模量；为第组参数组中基板材料的泊松比；为第组参数组中服役环境最高温度；为第组参数组中服役环境最低温度。

上述进一步方案的有益效果为：参数化矩阵中各组参数组能够尽可能描述芯片粘接结构尺寸、材料和温度的各种组合情况，以逼近实际工作条件的多样性。

进一步地，所述S3具体为：

S301、根据参数化矩阵，获取当前参数组；

S302、根据当前参数组，对芯片粘接结构进行网格划分，得到网格划分结果；

S303、根据网格划分结果，进行芯片粘接结构的有限元仿真，得到当前参数组条件下芯片粘接结构各网格单元在最高温度下的应变分布和当前参数组条件下芯片粘接结构各网格单元在最低温度下的应变分布；

S304、判断芯片粘接结构是否基于参数化矩阵中所有参数组完成有限元仿真，若是，得到各参数组条件下芯片粘接结构各网格单元在最高温度下的应变分布和各参数组条件下芯片粘接结构各网格单元在最低温度下的应变分布，否则，返回S301，进行下一参数组条件下的有限元仿真。

上述进一步方案的有益效果为：获取各参数组条件下芯片粘接结构各网格单元在最高温度下的应变分布和各参数组条件下芯片粘接结构各网格单元在最低温度下的应变分布，为后续参数化矩阵中各参数组对应的芯片粘接结构的特征寿命的获取做准备。

进一步地，所述S4具体为：

S401、根据各参数组条件下芯片粘接结构各网格单元在最高温度下的应变分布和各参数组条件下芯片粘接结构各网格单元在最低温度下的应变分布，利用基于应变的疲劳寿命模型，分别得到各参数组条件下芯片粘接结构各网格单元的疲劳寿命循环周期数：

其中，为第组参数组条件下芯片粘接结构第个网格单元的疲劳寿命循环周期数；为第组参数组条件下芯片粘接结构第个网格单元焊点材料在最高温度和最低温度下的应变差值；为差值符号；为疲劳延性系数；为疲劳延性指数；为芯片粘接结构网格单元编号；为参数组编号；

S402、设置待取值分位；

S403、分别获取各参数组条件下芯片粘接结构各网格单元的疲劳寿命循环周期数待取值分位处的分位值，作为参数化矩阵中各参数组对应的芯片粘接结构的特征寿命。

上述进一步方案的有益效果为：能够充分考虑多样的工作环境和应力状态，为芯片粘接结构热循环疲劳失效物理模型的构建做准备。

进一步地，所述S5具体为：

根据参数化矩阵中各参数组对应的芯片粘接结构的特征寿命和各参数组的信息，进行拟合分析，得到芯片粘接结构热循环疲劳失效物理模型，所述芯片粘接结构热循环疲劳失效物理模型的表达式为：

其中，为芯片粘接结构的失效时间；为单周期循环时间；为芯片粘接结构的特征寿命；为芯片粘接结构系数；为尺寸信息函数；为材料信息函数；为温度信息函数；为疲劳延性指数；为疲劳延性系数；为尺寸信息矩阵；为热-机械耦合材料信息矩阵；为服役环境典型温度矩阵；为最大值函数；为芯片的长；为芯片的宽；为芯片的高；为粘接层的长；为粘接层的宽；为粘接层的高；为基板的长；为基板的宽；为基板的高；为芯片材料的热膨胀系数；为基板材料的热膨胀系数；为芯片材料的密度；为粘接层材料的密度；为基板材料的密度；为芯片材料的热容；为粘接层材料的热容；为基板材料的热容；为芯片材料的热导率；为粘接层材料的热导率；为基板材料的热导率；为粘接层材料的热膨胀系数；为芯片材料的杨氏模量；为粘接层材料的杨氏模量；为基板材料的杨氏模量；为芯片材料的泊松比；为粘接层材料的泊松比；为基板材料的泊松比；为粘接层材料的屈服强度；为粘接层材料的应变硬化系数；为粘接层材料的强度系数；为粘接层材料的极限抗拉强度；为服役环境最高温度；为服役环境最低温度；、、、和均为芯片粘接结构尺寸信息指数；、、、、、、、、、、、、、、、、、、、和均为芯片粘接结构材料信息指数；为芯片粘接结构温度信息指数。

上述进一步方案的有益效果为：本发明能够充分考虑多样的工作环境和应力状态，基于参数化仿真方法提供更为精准的芯片粘接层热循环疲劳失效预测。

附图说明

图1为本发明的方法流程图。

图2为本发明实施例中芯片粘接结构的三维数字样机示意图。

图3为本发明实施例中疲劳寿命循环周期数分布示意图。

图4为本发明实施例中芯片粘接结构尺寸信息收集示意图。

图5为本发明实施例中热-机械耦合仿真分析所需材料参数收集示意图。

图6为本发明实施例中热芯片粘接结构服役环境典型温度信息收集示意图。

具体实施方式

下面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。

如图1所示，在本发明的一个实施例中，一种芯片粘接结构热循环疲劳失效物理模型建模方法，包括以下步骤：

S1、建立芯片粘接结构的数字机样，并获取芯片粘接结构的热-机械耦合材料参数和芯片粘接结构的服役环境典型温度；

S2、根据芯片粘接结构的数字机样、芯片粘接结构的热-机械耦合材料参数和芯片粘接结构的服役环境典型温度，得到参数化矩阵；

S3、根据参数化矩阵，进行芯片粘接结构的有限元仿真，得到各参数组条件下芯片粘接结构各网格单元在最高温度下的应变分布和各参数组条件下芯片粘接结构各网格单元在最低温度下的应变分布；

S4、根据各参数组条件下芯片粘接结构各网格单元在最高温度下的应变分布和各参数组条件下芯片粘接结构各网格单元在最低温度下的应变分布，利用基于应变的疲劳寿命模型进行芯片粘接结构的寿命预计，得到参数化矩阵中各参数组对应的芯片粘接结构的特征寿命；

S5、根据参数化矩阵中各参数组对应的芯片粘接结构的特征寿命，构建芯片粘接结构热循环疲劳失效物理模型。

本实施例中，所述基于应变的疲劳寿命模型具体为Coffin-Manson疲劳寿命模型。

所述S1中芯片粘接结构的数字机样包括芯片粘接结构中芯片的几何形状和尺寸信息、芯片粘接结构中粘接层的几何形状和尺寸信息以及芯片粘接结构中基板的几何形状和尺寸信息；所述芯片粘接结构的热-机械耦合材料参数包括芯片的材料参数、粘接层的材料参数和基板的材料参数。

本实施例中，图4为芯片粘接结构尺寸信息收集示意图，收集芯片粘接结构中芯片、粘接层以及基板的尺寸信息，其中，mm为毫米。芯片粘接结构的三维数字样机如图2所示。

图5为热-机械耦合仿真分析所需材料参数收集示意图，收集热-机械耦合仿真分析所需的芯片、粘接层以及基板材料参数；其中，tone/mm³为密度单位，吨每立方毫米；mJ/(tone·℃)为热容单位，毫焦每吨每摄氏度；1/℃为热膨胀系数的单位，每摄氏度；mW/(mm·℃)为热导率的单位，毫瓦每毫米每摄氏度；MPa为压强单位，兆帕，杨氏模量、屈服强度、强度系数和极限抗拉强度的单位均为兆帕。

图6为热芯片粘接结构服役环境典型温度信息收集示意图，收集服役环境的最高温度与最低温度。

所述S2中参数化矩阵的表达式为：

其中，为参数化矩阵；为第1组参数组的尺寸信息矩阵；为第1组参数组的热-机械耦合材料信息矩阵；为第1组参数组的服役环境典型温度矩阵；为第组参数组；为第组参数组的尺寸信息矩阵；为第组参数组的热-机械耦合材料信息矩阵；为第组参数组的服役环境典型温度矩阵；为参数组编号；为第组参数组的尺寸信息矩阵；为第组参数组的热-机械耦合材料信息矩阵；为第组参数组的服役环境典型温度矩阵；为参数组总数；为第组参数组中芯片的长；为第组参数组中芯片的宽；为第组参数组中芯片的高；为第组参数组中粘接层的长；为第组参数组中粘接层的宽；为第组参数组中粘接层的高；为第组参数组中基板的长；为第组参数组中基板的宽；为第组参数组中基板的高；为第组参数组中芯片材料的密度；为第组参数组中芯片材料的热容；为第组参数组中芯片材料的热膨胀系数；为第组参数组中芯片材料的热导率；为第组参数组中芯片材料的杨氏模量；为第组参数组中芯片材料的泊松比；为第组参数组中粘接层材料的密度；为第组参数组中粘接层材料的热容；为第组参数组中粘接层材料的热膨胀系数；为第组参数组中粘接层材料的热导率；为第组参数组中粘接层材料的杨氏模量；为第组参数组中粘接层材料的泊松比；为第组参数组中粘接层材料的屈服强度；为第组参数组中粘接层材料的应变硬化系数；为第组参数组中粘接层材料的强度系数；为第组参数组中粘接层材料的极限抗拉强度；为第组参数组中基板材料的密度；为第组参数组中基板材料的热容；为第组参数组中基板材料的热膨胀系数；为第组参数组中基板材料的热导率；为第组参数组中基板材料的杨氏模量；为第组参数组中基板材料的泊松比；为第组参数组中服役环境最高温度；为第组参数组中服役环境最低温度。

所述S3具体为：

S301、根据参数化矩阵，获取当前参数组；

S302、根据当前参数组，对芯片粘接结构进行网格划分，得到网格划分结果；

S303、根据网格划分结果，进行芯片粘接结构的有限元仿真，得到当前参数组条件下芯片粘接结构各网格单元在最高温度下的应变分布和当前参数组条件下芯片粘接结构各网格单元在最低温度下的应变分布；

S304、判断芯片粘接结构是否基于参数化矩阵中所有参数组完成有限元仿真，若是，得到各参数组条件下芯片粘接结构各网格单元在最高温度下的应变分布和各参数组条件下芯片粘接结构各网格单元在最低温度下的应变分布，否则，返回S301，进行下一参数组条件下的有限元仿真。

本实施例中，基于参数化矩阵的芯片粘接结构有限元仿真。计算参数化矩阵每一行向量的尺寸信息、材料参数以及温度信息所对应的芯片粘接结构的应力分布、应变分布结果，并且提取粘接层各单元在高温、低温条件下的应变分布结果。

所述S4具体为：

S401、根据各参数组条件下芯片粘接结构各网格单元在最高温度下的应变分布和各参数组条件下芯片粘接结构各网格单元在最低温度下的应变分布，利用基于应变的疲劳寿命模型，分别得到各参数组条件下芯片粘接结构各网格单元的疲劳寿命循环周期数：

其中，为第组参数组条件下芯片粘接结构第个网格单元的疲劳寿命循环周期数；为第组参数组条件下芯片粘接结构第个网格单元焊点材料在最高温度和最低温度下的应变差值；为差值符号；为疲劳延性系数；为疲劳延性指数；为芯片粘接结构网格单元编号；为参数组编号；

S402、设置待取值分位；

S403、分别获取各参数组条件下芯片粘接结构各网格单元的疲劳寿命循环周期数待取值分位处的分位值，作为参数化矩阵中各参数组对应的芯片粘接结构的特征寿命。

本实施例中，基于参数化矩阵的芯片粘接结构有限元仿真。计算参数化矩阵每一行向量的尺寸信息、材料参数以及温度信息所对应的芯片粘接结构的应变分布结果，并且提取粘接层各单元在高温、低温条件下的应变分布结果。依据图4、图5和图6收集的示例参数，可计算如图3所示疲劳寿命循环周期数分布；本实施例选取的待取值分位为50%，选取特征寿命为50%分位寿命值计算参数化矩阵中各参数组对应的芯片粘接结构的特征寿命；根据图4、图5和图6所示，第一组即序号为1的参数组对应的芯片粘接结构的特征寿命为150.35。

所述S5具体为：

根据参数化矩阵中各参数组对应的芯片粘接结构的特征寿命和各参数组的信息，进行拟合分析，得到芯片粘接结构热循环疲劳失效物理模型，所述芯片粘接结构热循环疲劳失效物理模型的表达式为：

其中，为芯片粘接结构的失效时间；为单周期循环时间；为芯片粘接结构的特征寿命；为芯片粘接结构系数；为尺寸信息函数；为材料信息函数；为温度信息函数；为疲劳延性指数；为疲劳延性系数；为尺寸信息矩阵；为热-机械耦合材料信息矩阵；为服役环境典型温度矩阵；为最大值函数；为芯片的长；为芯片的宽；为芯片的高；为粘接层的长；为粘接层的宽；为粘接层的高；为基板的长；为基板的宽；为基板的高；为芯片材料的热膨胀系数；为基板材料的热膨胀系数；为芯片材料的密度；为粘接层材料的密度；为基板材料的密度；为芯片材料的热容；为粘接层材料的热容；为基板材料的热容；为芯片材料的热导率；为粘接层材料的热导率；为基板材料的热导率；为粘接层材料的热膨胀系数；为芯片材料的杨氏模量；为粘接层材料的杨氏模量；为基板材料的杨氏模量；为芯片材料的泊松比；为粘接层材料的泊松比；为基板材料的泊松比；为粘接层材料的屈服强度；为粘接层材料的应变硬化系数；为粘接层材料的强度系数；为粘接层材料的极限抗拉强度；为服役环境最高温度；为服役环境最低温度；、、、和均为芯片粘接结构尺寸信息指数；、、、、、、、、、、、、、、、、、、、和均为芯片粘接结构材料信息指数；为芯片粘接结构温度信息指数。

本实施例中，芯片粘接结构热循环疲劳失效物理模型的应用具体为：获取待测芯片粘接结构的热-机械耦合材料参数、服役环境典型温度以及尺寸信息，并将待测芯片粘接结构的热-机械耦合材料参数、服役环境典型温度以及尺寸信息代入芯片粘接结构热循环疲劳失效物理模型，得到待测芯片粘接结构的芯片粘接结构热循环疲劳失效情况。

Claims (1)

1.一种芯片粘接结构热循环疲劳失效物理模型建模方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、建立芯片粘接结构的数字机样，并获取芯片粘接结构的热-机械耦合材料参数和芯片粘接结构的服役环境典型温度；所述S1中芯片粘接结构的数字机样包括芯片粘接结构中芯片的几何形状和尺寸信息、芯片粘接结构中粘接层的几何形状和尺寸信息以及芯片粘接结构中基板的几何形状和尺寸信息；所述芯片粘接结构的热-机械耦合材料参数包括芯片的材料参数、粘接层的材料参数和基板的材料参数；

S2、根据芯片粘接结构的数字机样、芯片粘接结构的热-机械耦合材料参数和芯片粘接结构的服役环境典型温度，得到参数化矩阵；所述S2中参数化矩阵的表达式为：

其中，为参数化矩阵；为第1组参数组的尺寸信息矩阵；为第1组参数组的热-机械耦合材料信息矩阵；为第1组参数组的服役环境典型温度矩阵；为第组参数组；为第组参数组的尺寸信息矩阵；为第组参数组的热-机械耦合材料信息矩阵；为第组参数组的服役环境典型温度矩阵；为参数组编号；为第组参数组的尺寸信息矩阵；为第组参数组的热-机械耦合材料信息矩阵；为第组参数组的服役环境典型温度矩阵；为参数组总数；为第组参数组中芯片的长；为第组参数组中芯片的宽；为第组参数组中芯片的高；为第组参数组中粘接层的长；为第组参数组中粘接层的宽；为第组参数组中粘接层的高；为第组参数组中基板的长；为第组参数组中基板的宽；为第组参数组中基板的高；为第组参数组中芯片材料的密度；为第组参数组中芯片材料的热容；为第组参数组中芯片材料的热膨胀系数；为第组参数组中芯片材料的热导率；为第组参数组中芯片材料的杨氏模量；为第组参数组中芯片材料的泊松比；为第组参数组中粘接层材料的密度；为第组参数组中粘接层材料的热容；为第组参数组中粘接层材料的热膨胀系数；为第组参数组中粘接层材料的热导率；为第组参数组中粘接层材料的杨氏模量；为第组参数组中粘接层材料的泊松比；为第组参数组中粘接层材料的屈服强度；为第组参数组中粘接层材料的应变硬化系数；为第组参数组中粘接层材料的强度系数；为第组参数组中粘接层材料的极限抗拉强度；为第组参数组中基板材料的密度；为第组参数组中基板材料的热容；为第组参数组中基板材料的热膨胀系数；为第组参数组中基板材料的热导率；为第组参数组中基板材料的杨氏模量；为第组参数组中基板材料的泊松比；为第组参数组中服役环境最高温度；为第组参数组中服役环境最低温度；

S3、根据参数化矩阵，进行芯片粘接结构的有限元仿真，得到各参数组条件下芯片粘接结构各网格单元在最高温度下的应变分布和各参数组条件下芯片粘接结构各网格单元在最低温度下的应变分布；所述S3具体为：

S301、根据参数化矩阵，获取当前参数组；

S302、根据当前参数组，对芯片粘接结构进行网格划分，得到网格划分结果；

S303、根据网格划分结果，进行芯片粘接结构的有限元仿真，得到当前参数组条件下芯片粘接结构各网格单元在最高温度下的应变分布和当前参数组条件下芯片粘接结构各网格单元在最低温度下的应变分布；

S304、判断芯片粘接结构是否基于参数化矩阵中所有参数组完成有限元仿真，若是，得到各参数组条件下芯片粘接结构各网格单元在最高温度下的应变分布和各参数组条件下芯片粘接结构各网格单元在最低温度下的应变分布，否则，返回S301，进行下一参数组条件下的有限元仿真；

S4、根据各参数组条件下芯片粘接结构各网格单元在最高温度下的应变分布和各参数组条件下芯片粘接结构各网格单元在最低温度下的应变分布，利用基于应变的疲劳寿命模型进行芯片粘接结构的寿命预计，得到参数化矩阵中各参数组对应的芯片粘接结构的特征寿命；所述S4具体为：

S401、根据各参数组条件下芯片粘接结构各网格单元在最高温度下的应变分布和各参数组条件下芯片粘接结构各网格单元在最低温度下的应变分布，利用基于应变的疲劳寿命模型，分别得到各参数组条件下芯片粘接结构各网格单元的疲劳寿命循环周期数：

其中，为第组参数组条件下芯片粘接结构第个网格单元的疲劳寿命循环周期数；为第组参数组条件下芯片粘接结构第个网格单元焊点材料在最高温度和最低温度下的应变差值；为差值符号；为疲劳延性系数；为疲劳延性指数；为芯片粘接结构网格单元编号；为参数组编号；

S402、设置待取值分位；

S403、分别获取各参数组条件下芯片粘接结构各网格单元的疲劳寿命循环周期数待取值分位处的分位值，作为参数化矩阵中各参数组对应的芯片粘接结构的特征寿命；

S5、根据参数化矩阵中各参数组对应的芯片粘接结构的特征寿命，构建芯片粘接结构热循环疲劳失效物理模型；所述S5具体为：

根据参数化矩阵中各参数组对应的芯片粘接结构的特征寿命和各参数组的信息，进行拟合分析，得到芯片粘接结构热循环疲劳失效物理模型，所述芯片粘接结构热循环疲劳失效物理模型的表达式为：

其中，为芯片粘接结构的失效时间；为单周期循环时间；为芯片粘接结构的特征寿命；为芯片粘接结构系数；为尺寸信息函数；为材料信息函数；为温度信息函数；为疲劳延性指数；为疲劳延性系数；为尺寸信息矩阵；为热-机械耦合材料信息矩阵；为服役环境典型温度矩阵；为最大值函数；为芯片的长；为芯片的宽；为芯片的高；为粘接层的长；为粘接层的宽；为粘接层的高；为基板的长；为基板的宽；为基板的高；为芯片材料的热膨胀系数；为基板材料的热膨胀系数；为芯片材料的密度；为粘接层材料的密度；为基板材料的密度；为芯片材料的热容；为粘接层材料的热容；为基板材料的热容；为芯片材料的热导率；为粘接层材料的热导率；为基板材料的热导率；为粘接层材料的热膨胀系数；为芯片材料的杨氏模量；为粘接层材料的杨氏模量；为基板材料的杨氏模量；为芯片材料的泊松比；为粘接层材料的泊松比；为基板材料的泊松比；为粘接层材料的屈服强度；为粘接层材料的应变硬化系数；为粘接层材料的强度系数；为粘接层材料的极限抗拉强度；为服役环境最高温度；为服役环境最低温度；、、、和均为芯片粘接结构尺寸信息指数；、、、、、、、、、、、、、、、、、、、和均为芯片粘接结构材料信息指数；为芯片粘接结构温度信息指数。