Ansys 於電子產業應用

振動情境下的 PCB 可靠度

Ansys如何在振動情境下,優化您的 PCB?
在針對振動優化 PCB 設計時,第一步是確定 PCB 的固有頻率範圍。為此,您需要執行模態分析或固有頻率分析,這可以使用Ansys Sherlock或Ansys Mechanical等模擬工具確定。

Ansys PCB 建模與模擬

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。

 

在振動情境下,優化您的 PCB 設計

在針對振動優化 PCB 設計時,第一步是確定 PCB 的固有頻率範圍。為此,您需要執行模態分析或固有頻率分析,這可以使用Ansys Sherlock或Ansys Mechanical等模擬工具確定。

 

振動分析範例

在下面的示範中,您將看到 PCB 的振動分析,該 PCB 具有靠近板底部的三個高風險組件,其中靠近安裝點和較大組件的應變。為了優化設計,您可以移除中心安裝點並添加兩個安裝座,這將減輕壓力並解決一個組件問題。

                                         圖 2:Ansys Sherlock 中 PCB 的振動分析。
                                               有3個高危組件(U20、U33、U34)

 

接下來,您可以在剩餘的兩個高風險組件上添加黏合劑鉚接,以提供額外的組件支撐並減輕一些壓力。

                                                                圖 3:通過移除中心
                                        安裝點並添加兩個額外安裝點解決了組件 U20 問題

 

您還可以考慮將較大的組件移離高應變區域(例如安裝點、大型零件之間或附近的區域,或靠近 V 分數分離的區域),並使應變敏感組件(例如 BGA、陶瓷電容器和 QFN)遠離高應變區域。這將確保您的 PCB 設計針對隨機和諧波振動進行了優化。

 

                         圖 4:原本在圖 2 中的元件 U33 和 U34 通過黏合劑鉚接得到了解決

 

今天為大家分享的範例中所示,在針對震動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。

想了解更多Sherlock電子可靠度分析申請試用或是產品展示,歡迎與我們聯繫

  • 電話:02-2500-6210
  • 郵件:info@aisol.com.tw