К современным электронным системам предъявляются очень высокие требования. В связи с этим все более важным становится прогнозирование надежности печатных плат (ПП). Необходимость в сокращении затрат и времени выхода на рынок побудила компании чаще использовать моделирование, позволяющее сократить время проектирования и количество физических испытаний. При этом крайне важно, чтобы инженеры обращались к моделированию на ранних стадиях проектирования. Это обеспечивает принятие наилучших решений и создание продуктов, отвечающих или превосходящих поставленные цели по надежности. Последние обновления в Ansys Sherlock, а также в области анализа надежности электроники в Ansys 2021 R2 помогут пользователям достичь своих целей при разработке продукции.

Быстрое создание моделей для испытаний на ударную прочность и других рабочих процессов

Возможно, самым важным обновлением Sherlock в релизе Ansys 2021 R2 является введение полуавтоматического рабочего процесса создания моделей для испытаний на ударную прочность и других видов расчета в Ansys Workbench LS-DYNA. Теперь в рамках этого рабочего процесса Sherlock поддерживает экспорт полностью дискретизированных высокоточных моделей печатных плат в Ansys Workbench с использованием специальных подходов к моделированию, помогающих при проведении испытаний на ударную прочность и других видов анализа.

При использовании нового рабочего процесса пользователи могут выбрать экспорт в формате CDB (формат сетки). Это позволяет использовать преимущества нового подхода «shell-and-beam» (комбинирования балочных и оболочечных элементов) к созданию балочных элементов, представляющих собой шарики из припоя, нанесенные на контактные площадки с обратной стороны микросхемы (BGA). В процессе экспорта Sherlock открывает новый проект Workbench, импортирует файл CDB (как внешнюю модель) и подключает его к системе моделей Ansys Mechanical. Далее, для упрощения создания контактов и других функций происходит автоматический запуск Mechanical. В тех случаях, когда для создания модели печатной платы в Sherlock используется файл ODB++, процесс также включает автоматическое отображение трассировки печатной платы в интерфейсе Mechanical.

Этот новый рабочий процесс значительно сокращает время, затрачиваемое на создание сетки, генерацию контактов, отображение трасс и другие процессы моделирования. Кроме того, новый подход комбинирования балочных и оболочечных элементов для моделирования шариковых выводов из припоя (BGA) повышает эффективность вычислений при генерации моделей для испытаний на ударную прочность.

Рисунок 1: Быстрое создание модели с помощью нового решения, доступного через Ansys Sherlock и Workbench/Mechanical

Для пользователей LS-DYNA открывается новый многомасштабный процесс совместного моделирования. Он позволяет ускорить процесс и обеспечивает подробную информацию, которую зачастую трудно получить с помощью традиционных стратегий моделирования.

По сути, этот подход облегчает совместное (двустороннее) подмоделирование для учета влияния дополнительных аспектов моделирования. Например, выполняется моделирование испытания смартфона на ударную прочность с одним или несколькими корпусами BGA, установленными на печатной плате. В глобальной модели припой может быть представлен в виде балок. Это позволяет более эффективно выполнять моделирование. Однако в отдельной модели может быть получено также и детальное представление припоя. В процессе совместного моделирования падения эти две модели передают данные друг другу (используя преимущества параллельной обработки), обеспечивая тем самым высокую степень точности и эффективности.

Расширение интеграции Workbench и Sherlock

В версии Ansys 2021 R1 был создан плагин Sherlock для Workbench, который позволяет подключать проекты Sherlock к системам прочностного анализа (таким как Modal, Harmonic и т.д.), запускать эти модели и просматривать результаты оценки надежности через Sherlock Results и 3D Viewer, не покидая Workbench. В Ansys 2021 R2 эта функция расширена возможностью начинать работу в Workbench с открытия нового (пустого) проекта Sherlock (раньше можно было открывать только существующие проекты Sherlock).

Кроме того, стало возможно соединять модели печатных плат, созданные в Sherlock, с моделями соответствующих корпусов или оболочек, моделировать полученную сборку при различных условиях и просматривать результаты оценки надежности печатной платы без необходимости возвращаться в Sherlock (через программы просмотра результатов и 3D-изображений Sherlock). Расширенные рабочие процессы идеально подходят для пользователей Sherlock, желающих продвинуться дальше в оценке своих конструкций в Mechanical, а также для пользователей Mechanical, которые хотят быстро и эффективно создавать модели печатных плат в Sherlock, а затем объединять и оценивать их вместе с другими моделями механических конструкций.

Интеграция Sherlock с Ansys medini

Ansys Sherlock – ведущий инструмент анализа физики отказов (RPA) для оценки надежности электроники, который позволяет оценить характеристики печатных плат в различных условиях, включая расчет термической усталости, удары, вибрацию и т.д.

Ansys medini analyze – ведущий инструмент для широкого спектра инженерных расчетов функциональной безопасности и надежности, упрощающий анализ функциональной безопасности на всех уровнях: от чипа до архитектуры целой системы.

В Ansys 2021 R2 пользователи Sherlock могут экспортировать списки деталей из Sherlock в Medini с информацией, необходимой для анализа режима отказа и назначения частоты отказов в Medini для анализа безопасности системы.

После назначения этих данных можно провести анализ соответствия стандартам безопасности/отраслевым руководствам, в частности ISO 26262, IEC 61508, ARP 4761, ISO 21448 или MIL-STD-882E.

Эта интеграция особенно важна для пользователей, поскольку изделия можно анализировать последовательно с использованием таких методов обеспечения безопасности и надежности системы, как FMEDA/FMECA, FTA, RBD и так далее. Благодаря этой интеграции пользователи будут более уверены в том, что их продукция соответствует стандартам безопасности и надежности.

Некоторые дополнительные улучшения, появившиеся в Ansys 2021 R2:

— Теоретические руководства Sherlock содержат дополнительную информацию о том, как Sherlock выполняет моделирование усталости припоя, случайной вибрации и другие виды моделирования, а также предоставляют информацию о способах расчета показателей надежности (времени до отказа и т.д.).

— Улучшен гармонический анализ для определения отклика конструкции на действие гармонических нагрузок.

— Для повышения производительности Thermal-Mech теперь использует решатель Mechanical APDL.

Остались вопросы, связанные с новыми возможностями Ansys Sherlock? Напишите нам через форму обратной связи https://elearning.digitaltwin.ru/contact-us/, и вместе мы подберем необходимый именно вам курс обучения!

Оригинал статьи: https://www.ansys.com/blog/create-powerful-electronics-reliability-simulations