Ansys 於電子產業應用

Ansys|SAE J3168 提高汽車電子可靠性

熱循環引起的焊點疲勞、振動引起的焊接疲勞、由於機械衝擊導致焊點失效、由於熱循環導致的印刷電路板 (PCB) 通孔疲勞、由於電遷移、氧化物擊穿、偏置溫度不穩定性和熱載流子注入導致微電路老化和磨損。

使用 SAE J3168 提高汽車電子設備的可靠性

SAE J3168 描述了評估板級可靠性和耐用性的基準流程,涉及五個主要潛在故障機制:

  • 熱循環引起的焊點疲勞
  • 振動引起的焊接疲勞
  • 由於機械衝擊導致焊點失效
  • 由於熱循環導致的印刷電路板 (PCB) 通孔疲勞
  • 由於電遷移、氧化物擊穿、偏置溫度不穩定性和熱載流子注入導致微電路老化和磨損。

SAE J3168 標準為評估每種機制制定了行業公認的最低限度方法。

例如,評估由於熱循環引起的焊接疲勞風險的第一步需要對潛在環境有深入的了解。最低和最高溫度、升溫速率和停留時間都必須考慮在內。還必須捕獲由於功耗導致的局部溫度升高。這需要 RPA 工具和熱分析結果之間的無縫集成。這是 Ansys 實施的確切工作流程,其中 Ansys Sherlock  (RPA) 和 Ansys Icepak  (熱分析)具有獨特的雙向信息交換。這讓最終客戶相信,焊接疲勞的所有重要參數都已納入 RPA 活動。

納入詳細的設計信息也很重要。在驗證測試期間,關於零件和 PCB 幾何形狀的假設可能導致預測和實際性能之間出現重大偏差。Sherlock 以兩種方式支持這一要求。

首先是通過其全面的零件和封裝庫,其中包含有關外部尺寸以及芯片、包覆成型、引線和焊球幾何形狀的詳細信息。該庫不是靜態的,可以根據特定客戶的要求進行定制和增強。

Sherlock 支持詳細設計信息的第二種方式是通過其解析電子計算機輔助工程 (ECAD) 文件的能力,並為用戶提供各種幾何形狀和元素類型,為有限元分析 (FEA) 做好準備。其中包括具有有效屬性的層、軌跡網格、軌跡建模和鋼筋。CAE 工具中這種獨一無二的功能使 Sherlock 用戶能夠深入了解 PCB 特性,例如焊盤尺寸和過孔堆疊,這些特性在焊點故障中扮演著越來越重要的角色。

測試和分析是開發可靠電子產品的關鍵組成部分。設計工程師和電子製造商必須能夠使用仿真工具來模擬使用環境和潛在故障機制,並確定產品是否符合 SAE J3168 中規定的標準。隨著技術的進步,仿真工具將成為解決產品設計早期可靠性和故障風險的主要解決方案,而無需依賴物理測試。