技術乾貨|電子可靠性仿真助力產品創新

2020-12-11 騰訊網

一、電子產品可靠性分析重要性

隨著自動駕駛、電氣化和物聯網的加速發展,各公司面臨著開發突破性產品的持續壓力,這不僅提高了設計複雜性,而且還加大了確保電子組件及系統可靠性的難度。電子產品的可靠性已成為一項重要的挑戰,各公司必須在設計周期的早期階段進行可靠性分析。

所有電子產品設計部門基本上都有PCB設計,對於通信、航空、航天、計算機、船舶、兵器、電子等產品,PCB的可靠性是非常重要的話題。在航空、航天、汽車、兵器、船舶等系統中的PCB,工作條件比較惡劣,面臨著高溫、高溼、高鹽、大溫差、低氣壓、衝擊、振動等各種挑戰,PCB本身的高電壓、大電流、高發熱等特性也會對PCB的可靠性產生影響,PCB一旦失效,損失巨大。

1、可靠性分析目的

FMEA(Failure Mode and Effects Analysis失效模式與影響分析),它對各種可能的風險進行評價、分析,以便在現有技術的基礎上消除這些風險或將這些風險減小到可接受的水平。

我們做FMEA的目的是:

•能夠容易、低成本地對產品或過程進行修改,從而減輕事後危機的修改;

•找到能夠避免或減少這些潛在失效發生的措施;

益處顯而易見:

•指出設計上可靠性的弱點,提出對策;

•針對要求規格、環境條件等,利用實驗設計或模擬分析,對不適當的設計實時加以改善,節省無謂的損失;

•有效的實施FMEA,可縮短開發時間及開發費用;

•FMEA發展初期,以設計技術為考慮,但後來的發展,除設計時間使用外,製造工程及檢查工程亦可適用;

•改進產品的質量、可靠性與安全性;

FMEA不單純是一種故障後果防範的工具,更是一種設計理念。也就是說:在你設計電路或者設計軟體的時候,就需要考慮某個部件如果損壞了,可能對系統的影響,並且在設計的時候就能夠預見並制定對策。

2、可靠性分析方法

最早的方法:可靠性預計(基於經驗和統計方法)

現行主流的方法:失效物理(可靠性物理)

失效物理,即Physics of Failure (PoF)、是電子產品基於模型的量化可靠性評價方法。該方法基於產品失效的實際物理過程,通過構建相應的數學模型,達到對於產品失效的定量化描述和評價的目的, 進而輔助完成產品設計的優化、產品的可靠性增長和保障等的產品研發目的。

二、電子可靠性分析軟體Ansys Sherlock介紹

Ansys Sherlock是業界唯一一款基於電子產品可靠性物理(RPA)/失效物理 (PoF) 的分析工具,它有如下特點:

•在電子產品設計早期,快速精確預測產品失效;

•降低電子產品熱、機械、製造相關風險;

•應用領域廣泛,主要有汽車、航空航天、消費類電子、工業類電子電氣、電信、石油開採業、醫療器械等。

1、Ansys Sherlock軟體特點

(1)Ansys Sherlock是業界唯一提供完整生命周期曲線的軟體。

(2)Ansys Sherlock導入EDA模型簡單快捷,ECAD to FEA,這個流程可以在幾分鐘到幾小時內完成。

(3)豐富的模型庫。

(4)分析易用性,適用於所有從事電子硬體工作的工程師。

(5)預測電子元器件失效時間(流程和數據完善性)。

(6)Ansys其他模塊+Sherlock的聯合應用

2、Ansys Sherlock軟體功能

3、Ansys Sherlock行業應用

Ansys Sherlock軟體廣泛應用於具有高可靠性要求的各類電子產品設計中,涉及行業廣泛,航空航天、軍工、火箭衛星、電子通信、汽車高鐵、工業電子、能源、消費電子等都有應用,當前已有超過一千家業界知名企業因採用Sherlock獲益,節省了大量產品創新時間和測試成本。

以上內容由IDAJ中國高頻工程師整理髮布。

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