大陆汽车在制造原型之前的一小段时间内测试其产品可靠性

介绍

汽车电子供应商正在采用最先进的半导体技术，以提高计算速度和能力，并改善驾驶体验。这种方法需要热解决方案，由于这些设备耗散的功率，利用通过外壳的传导。这些印刷电路板(pcb)通常通过热增强粘合剂连接到外壳上。虽然这种安排可能是有效的，但应力会传递到连接到PCB的焊点上，在电源循环或热冲击期间可能导致早期故障。对于使用球栅阵列(BGA)封装的设备尤其如此。

大陆汽车的目标是评估三种不同的粘合剂，并确定提供足够热传导的材料，并使BGA能够满足汽车OEM的验证要求。为了优化设计过程，大陆汽车希望在构建物理原型之前完成这项评估，并且需要一种能够在这种复杂情况下准确预测焊点疲劳的工具。大陆汽车选择了Ansys夏洛克能够量化由于各种系统级影响(包括这些粘合剂的热机械影响)而导致的组件可靠性变化。

方法

大陆汽车的工程师们在《神探夏洛克》中建立了一个广泛而详细的模型。这个过程从导入od++归档文件开始，这是一个来自ECAD软件的行业标准输出文件。从档案中，Sherlock在不到一分钟的时间内提取了完成印刷电路板组装(PCBA)的全面模拟所需的关键信息。夏洛克将这些数据分为直观的类别，为用户提供了一个简单的回顾。对于大陆汽车的分析，准确的部件和堆叠特性至关重要。大陆汽车利用Ansys的免费图书管理员服务，将热机械分析所需的机械性能填充到其组件库中。大陆汽车在建立零件清单时几乎不需要做任何工作。对于堆叠材料属性，检查包括快速的视觉检查，以确认Sherlock正确地解析了来自odb++文件的信息。

在任何热力学研究中，边界条件都是必须的。Sherlock会自动定义这些约束，并将其呈现在2D或3D查看器中进行验证。对于所有的模拟运行，胶粘剂材料被假设是完全约束PCB。将胶粘剂材料的特性，包括温度相关模量和热膨胀系数导入Sherlock。通常情况下，用户可以在Sherlock的大量图书馆中找到他们需要的资料。如果有不寻常的材料需要定义，夏洛克的支持团队会提供帮助。

在成功开发虚拟PCBA后，大陆汽车以热剖面的形式定义了产品的可靠性指标目标和热负载规格，其中包括PCB所经历的测试和现场环境条件。Sherlock通过建立有限元分析(FEA)模型，并根据测试和现场定义对PCBA施加热载荷，完成了热力学分析。几小时内就得到了准确、详尽的结果

重要发现

使用Sherlock，大陆汽车公司完成了在制造原型之前评估和确定优质粘合材料的目标。主要发现包括:

• 优越的粘合剂材料- BGA存活了更长的时间，当这种材料被应用，而不是使用其他粘合剂。
• 增加客户提供的现场温度剖面的热循环频率会使BGA寿命缩短一半。
• 将BGA温度升高15°C(由于组件功耗)添加到现场环境剖面中，导致故障时间更短。

好处

hth华体会注册网站Continental Automotive在实验设计(DOE)阶段就采用了Ansys Sherlock，以成功确定所需参数，从而实现高效测试。这大大缩短了整体测试时间，不仅准确地测量了材料在各种热条件下的可靠性，而且还预测了产品的寿命。事实证明，Sherlock是量化、理解和预测测试条件下组件寿命曲线的理想解决方案，在现场环境中，与使用任何其他方法相比，可以在更短的时间内体验各种系统级影响。