可靠性工程师、硬件研发工程师、PCB设计人员、产品质量工程师、需要评估电子产品寿命与失效风险的CAE仿真人员。
理解PCB可靠性的核心概念(热疲劳、振动疲劳、热循环失效)。
掌握ANSYS Sherlock从ECAD导入到寿命预测的完整工作流程。
能够独立完成PCB组件在不同工作条件下的失效风险分析与设计优化。
PCB可靠性工程概述:电子产品可靠性的重要性;PCB失效模式(焊点疲劳、PTH疲劳、导线断裂、CAF生长);浴盆曲线与寿命特征;可靠性设计(DFR)的理念。
ANSYS Sherlock软件定位:Sherlock在ANSYS生态中的角色(专用于PCB可靠性的分析工具);Sherlock的核心功能(寿命预测、失效分析、设计优化);与传统物理测试的对比优势。
ECAD数据导入:支持的ECAD格式(ODB++、Gerber、IPC-2581);与主流PCB设计工具(Cadence Allegro、Mentor PADS/Expedition、Altium Designer、Zuken)的接口;导入后的数据验证与修复;层叠结构与材料信息的确认。
元器件库与建模:Sherlock内置的全球供应商元器件数据库;元件的物理建模(封装尺寸、引脚材料、焊点几何);自定义元件的添加与参数设置;元件位置的自动识别与映射。
材料属性定义:PCB层压板材料(FR4、高TG材料、柔性材料)的属性;铜箔的疲劳特性;焊料合金(SAC305、SnPb)的蠕变与疲劳模型;材料库的管理与应用。
热循环可靠性分析:热循环失效机理(CTE不匹配引起的热应力);温度曲线的定义(高/低温、驻留时间、升温速率);基于Coffin-Manson模型的焊点疲劳寿命预测;热循环仿真结果解读(失效循环次数、失效概率)。
振动与冲击可靠性分析:振动失效机理(谐振疲劳、机械冲击损伤);随机振动PSD谱的定义;正弦振动扫频设置;基于Miner线性累积损伤的振动寿命预测;冲击载荷下的瞬态响应分析。
热-机械协同分析:将Sherlock与ANSYS Mechanical的协同工作流程;从Sherlock导出PCB详细模型到Mechanical;Mechanical中的热应力与热变形分析;Mechanical分析结果返回Sherlock进行寿命评估。
失效物理分析:PCB通孔(PTH)的疲劳寿命;导线与走线的电流承载能力(电迁移);焊点IMC生长对寿命的影响;分层与爆米花效应的风险评估。
设计优化与假设分析:参数化研究(板厚、材料、元件位置对寿命的影响);不同工作条件下的寿命对比;设计改进方案的快速验证;成本与可靠性的权衡分析。
报告生成与数据可视化:寿命预测结果的图表展示(失效循环数、风险热力图);Weibull分布与失效概率曲线;符合行业标准(IPC、MIL-HDBK)的报告输出。
综合实战项目:典型PCB组件(如电源模块、FPGA核心板)的完整可靠性分析,包含ECAD导入、材料定义、热循环/振动载荷设置、寿命预测、设计优化建议。