Ansys Sherlock 電子產品的衝擊可靠度模擬

在設計印刷電路板 (PCB) 時，我們知道電子故障的主要原因：熱循環、振動、衝擊和跌落。您可以執行各種物理測試來確定電子設備故障的方式和原因，但是使用 PCB 建模和模擬是更快且更具成本效益的解決方案。

當模擬與物理測試結合使用時（指當物理測試針對模擬結果進行客制化並且只需要一兩次測試），您的電子產品的可靠性幾乎可以得到保證。

 

在衝擊情境下，優化您的 PCB 設計

當突然且不規則的加速度引起機械位移時，就會發生結構衝擊。更具體地說，它發生的時間少於 20 毫秒，加速度至少為 10 G，發生次數少於 100,000 次。

設計用於衝擊的 PCB 時的一個很好的經驗法則是，電路板的諧振頻率應至少比衝擊脈衝頻率高 3 倍。

 

衝擊範例：10 ms 脈衝

50Hz脈衝頻率
電路板應 > 150 Hz

                   圖 5：機械衝擊加速度隨時間變化的圖表

                                               圖 6：衝擊脈衝頻率和諧振頻率的方程式

 

為了降低機械衝擊和跌落造成的 PCB 故障風險，您可以使用多種策略，包括：

勵磁降低

• 減震器（主要用於大型電子組件）
• 外部緩衝（手機殼、保險槓）
• 彈射質量（電池彈出）

組件級

• 元件選擇
• 陶瓷電容器上的柔性端接
• 含鉛零件
• 黏接
• 底部填充/邊緣粘合/鉚接

印刷電路板設計

• PCB厚度
• 掛載點位置

 

今天為大家分享的範例中所示，在針對衝擊情境下設計電路板時，您可以做出的最重要的設計決策是：

• 確保從高應變區域移除應變敏感組件。
• 移動您的安裝點以減輕電路板和組件上的壓力。
• 仔細選擇你的材料。

對這些環境因素中的每一個進行模擬都將減少測試迭代和設計時間，並提供對產品可靠性和使用壽命的寶貴見解。

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