【成功案例】德國馬牌公司 (Continental) 如何透過 Ansys Sherlock 快速測試產品的可靠性？

 

1. PCB 外殼傳導散熱引發早期故障

汽車電子供應商正在採用最先進的半導體技術來提高計算速度以改善駕駛體驗，這種方法需要使用通過外殼傳導的熱解決方案來減少消耗功率，將 PCB 通過熱增強粘合劑連接到外殼可達成效果，但傳遞到連接 PCB 焊點的應力可能會在電源循環或熱衝擊期間導致早期故障，尤其是使用球柵陣列 (BGA) 封裝的設備。

Continental Automotive (又稱大陸集團，或德國馬牌) 的目標是評估三種不同的黏合劑，確認材料提供足夠熱傳導並使 BGA 滿足汽車 OEM 驗證要求。且為了最佳化設計流程，Continental Automotive 希望在構建物理原型之前完成黏合劑評估，並在這種複雜情況下準確預測焊點疲勞。Ansys Sherlock 可以滿足這些要求，它能夠量化因各種系統級效應（包括熱機械效應）而導致的組件可靠性變化，包含這些黏合劑的影響。

 

2. Ansys Sherlock 提供完善的電子可靠度解決方案

Continental Automotive 工程師在 Ansys Sherlock 中構建了一個模型。在導入的 ODB++(ECAD 軟體的行業標準輸出文件) 檔案中，Ansys Sherlock 不到一分鐘便提取了完成 PCBA 綜合模擬所需的關鍵資料，直觀的數據讓使用者可以方便查看，有助於分析流程、組件準確性、堆疊特性。

Continental Automotive 利用 Ansys 資料庫為其組件庫填充熱機械分析所需的機械特性，建立零件清單時幾乎不需要任何工作，疊層材料屬性也能快速檢查確認Ansys Sherlock 正確解析 ODB++ 文件中的訊息。

 

• Ansys Sherlock 大量資料庫有助於熱機械研究

對於任何熱機械研究，邊界條件都是強制性的。Ansys Sherlock 自動定義了這些強制條件並將它們呈現在 2D 或 3D 檢視器中以供驗證。對於所有模擬運行，黏合劑材料都預設完全約束 PCB，導入粘合劑材料的特性，包含與溫度相關的模量和熱膨脹係數至 Ansys Sherlock。通常使用者可以在 Ansys Sherlock 的大量資料庫中找到他們的資料。如果有不常見的材料需要定義，Ansys Sherlock 的支援團隊可以提供幫助。

 

• 建立有限元分析模型快速獲得結果

在成功開發虛擬 PCBA 後，Continental Automotive 以熱剖面的形式定義了產品的可靠性指標目標和熱負載規範，其中包括 PCB 經歷的測試和現場環境條件。 Ansys Sherlock 通過建立有限元分析 (FEA) 模型並根據測試和現場定義對 PCBA 施加熱負載，完成了熱機械分析。在幾個小時內就獲得了準確、詳盡的結果。

 

 

3. Ansys Sherlock 協助了解產品失效原因

使用 Ansys Sherlock，Continental Automotive 完成了在構建原型之前評估和確定優質黏合劑材料的目標。

主要有以下發現：

• 使用優質的黏合材料時，相比於使用其他黏合劑，BGA 的存活時間比使用其他材料的時間長得多。

• 增加客戶提供的現場溫度曲線的熱循環頻率，會使 BGA 壽命減少⼀半。

• 將 BGA 溫度上升 15°C（由於組件功耗）添加到現場環境曲線，會導致在更短的時間內失效。

 

4. Ansys Sherlock 是車用電子可靠度的理想解決方案

Continental Automotive 在實驗設計 (DOE) 階段執行了 Ansys Sherlock，以成功確定高效測試所需的參數。這大幅縮短了整體測試時間，不僅可以準確測量材料在各種熱條件下的可靠性，還可以預測產品的使用壽命。事實證明，Sherlock 是⼀種理想的解決方案，用於在測試條件下、現場環境中量化、理解和預測組件的壽命曲線，與使用任何其他方法相比，在明顯更短的時間內測試各種系統級影響。