Ansys Sherlock预测焊锡球的热应力疲劳

介绍

电子产品在汽车应用中的应用越来越多。主动和被动安全系统、电力推进、半自动和全自动驾驶汽车等创新都为这一增长做出了贡献。华体会官网app下载新浪然而，汽车设计师仍然必须遵守相同的尺寸和包装限制，以确保车辆的尺寸和重量不会增加。正因为如此，人们一直在努力使电子元件和封装更小，同时提高性能。

大陆汽车公司(Continental Automotive)就是面临这些需求的一个例子。大陆集团在其产品中越来越多地使用球栅阵列(BGA)组件和高密度互连(HDI) FR4板印刷电路板组件(PBCA)，其中组件紧密地放置在PCB的两侧，以确保最有效地利用板空间。这些变化并非没有问题，大陆集团已经注意到由于焊料疲劳导致的焊点可靠性问题。因此，预测这些故障的能力是至关重要的，这使得大陆集团能够通过设计变更来避免这些故障。

目前预测高周疲劳(振动)焊料和铜引线的能力可以用Miner的规则来完成。然而，预测由于热循环引起的低周疲劳的能力是必需的。大陆集团选择通过雇佣员工来克服这个障碍Ansys夏洛克为他们的电路板和组件建模。在这个项目中，Sherlock的主要优势是它能够快速建模和运行多次迭代，最小化热循环冲击验证测试，确定应力/应变的最大贡献者，并允许改变布局。

方法

为了开始Sherlock分析，Continental的工程师将一个Zuken od++文件导入到Sherlock中。Sherlock能够快速读取该文件中的所有信息，并生成一个具有完整堆叠数据、所有组件和安装条件及其位置和材料特性的代表板。该板的特点是一些镜像BGA组件，在该板的顶部和底部两侧的相同位置放置了BGA。板的两面也有保形涂层，夏洛克使用可用的灌封功能建模。

Sherlock毫不费力地对单个组件进行了高水平的详细建模，包括对BGA上的每个焊料球进行建模，以确保即使很小的焊料疲劳故障也能被捕获。这是通过使用内置的包管理器完成的，其中包含许多常见的行业包，并提供了如何对它们进行最佳建模的说明。对于非标准组件，用户可以将这些属性输入到Package Manager中，Sherlock仍然能够准确地对它们进行建模，并保留这些信息以供将来使用。

大陆工程师定义了电路板的生命周期，包括振动、温度和冲击载荷。工程师还定义了生命周期目标和可接受的故障率和时间。该板在稳态条件下以及从(-40)˚C到127˚C的循环温度下建模。

在定义了电路板、元件、边界和加载条件后，Sherlock使用热力学条件对PCBA进行了分析。一旦获得这些结果，对电路板进行修改和改造以消除镜像bga。相反，bga被移动了，所以它们都在棋盘的同一侧。然后在相同的条件下重新进行热力学分析。

重要发现

使用Sherlock，大陆集团确定了热循环时电路板的预期寿命。对组件进行高度详细建模的能力提供了更准确的结果。夏洛克分析的初步结果显示:

• 拥有镜像组件确实会影响电路板的预期寿命，并且与没有镜像的电路板相比，会导致更高的故障概率。
• 保形涂层也会增加失效的可能性。然而，一些不同的因素，如组件和位置，会影响这种效果。为了充分了解保形涂层的影响，工程师需要进一步的研究，因为涂层、厚度和涂层的部件都可能对最终的失效概率产生影响。

好处:为什么Anshth华体会注册网站ys Sherlock是大陆汽车的理想解决方案

大陆集团在设计验证阶段实施了Sherlock，以研究镜面组件和保形涂层在低周疲劳(热循环)下的影响。Sherlock以PoF曲线的形式生成结果，使工程师能够了解pcb的预测寿命。如果他们要构建和测试样本，这些结果可以在比传统方法短得多的时间内获得。由于Sherlock是在设计阶段使用的，大陆集团的工程师们能够利用这些结果来修改他们的电路板，以获得更好的设计，并确定需要更多调查的领域。Sherlock在早期开发阶段识别问题的能力加快了消除缺陷设计的过程，并有助于避免未来的并发症。