大陆汽车公司在制造原型车之前的一小部分时间内测试其产品可靠性

简介

汽车电子产品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，利用传导通过外壳，由于这些设备耗散的功率。这些印刷电路板(pcb)通常通过热增强粘合剂连接到外壳。虽然这种安排可能是有效的，但应力传递到附着在PCB上的焊点，可能会在电源循环或热冲击期间导致早期故障。这对于使用球栅阵列(BGA)封装的设备来说尤其如此。

大陆汽车公司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，使BGA能够满足汽车OEM的验证要求。为了优化设计过程，大陆汽车公司希望在物理原型制造之前完成这一评估，并需要一种工具来准确预测这种复杂场景下的焊点疲劳。大陆汽车选择了万博Ansys夏洛克因为它能够量化由于各种系统级影响而导致的组件可靠性变化，包括这些粘合剂的热力影响。

方法

大陆汽车公司的工程师们在《神探夏洛克》中建立了一个广泛而详细的模型。这个过程从导入一个odb++存档开始，这是从ECAD软件中导入的一个行业标准输出文件。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)全面模拟所需的关键信息。Sherlock将这些数据分类为直观的类别，为用户提供了一个简单的审查。对于大陆汽车的分析来说，准确的部件和叠加特性至关重要。大陆汽车公司利用Ansys的免费图书管理员服务，用热机械分析所需的机械性能填充他们万博的组件库。大陆汽车公司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，检查包括快速可视化检查，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自动定义了这些约束，并将它们显示在2D或3D查看器中进行验证。对于所有模拟运行，假定胶粘剂材料完全约束PCB。在Sherlock中引入了粘接剂材料的特性，包括温度依赖性模量和热膨胀系数。一般来说，用户可以在《神探夏洛克》庞大的图书馆中找到他们的资料。如果有不常见的材料需要定义，夏洛克的支持团队会在那里提供帮助。

在成功开发虚拟PCBA后，大陆汽车公司以热剖面的形式定义了产品的可靠性度量目标和热负荷规格，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。准确、详尽的结果在几个小时内就得到了

重要发现

通过使用Sherlock，大陆汽车公司完成了在制造原型机之前评估和识别优质胶粘剂材料的目标。主要调查结果包括:

• 与使用其他粘合剂相比，使用这种材料时，BGA存活的时间更长。
• 增加客户提供的现场温度剖面的热循环频率可以使BGA的寿命减少一半。
• 将BGA温度升高15°C(由于组件功耗)添加到现场环境剖面中，可以更短的故障时间。

好处

为什么A万博nsys Sherlock是大陆汽车公司的理想解决方案大陆汽车公司在实验设计(DOE)阶段实施了Ansys Sherlock，以成功确定高效和有效测试所需的参数。这大大缩短了整体测试时间，不仅准确测量了材料在各种热条件下的可靠性，还预测了产品的寿命。Sherlock被证明是一种理想的解决方案，可以在测试条件下，在现场环境中量化、理解和预测组件的寿命曲线，在比使用任何其他方法更短的时间内经历各种系统级影响。