Программное обеспечение для автоматизированного анализа конструкции Ansys Sherlock - единственное программное обеспечение для анализа конструкции электроники, основанное на физике надежности / физике отказов (PoF), которое обеспечивает быстрые и точные прогнозы срока службы электронного оборудования на уровне компонентов, плат и системы на ранних этапах проектирования. Примерно 73% затрат на разработку продукта тратится на цикл «тест-сбой-исправление-повтор». Sherlock ускоряет этот процесс, давая проектировщикам возможность точно моделировать слои кремний-металл, полупроводниковую упаковку, печатные платы (PCB) и сборки для прогнозирования усталостных отказов припоя из-за термических, механических и производственных условий. Это помогает устранить сбои при тестировании и конструктивные недостатки, ускорить аттестацию продукта и внедрить революционные технологии.
Уникальная мощная способность Sherlock заключается в его революционной способности быстро преобразовывать электронные файлы CAD (ECAD) в модели CFD и FEA с точной геометрией и свойствами материалов. Благодаря мощному механизму синтаксического анализа (способному импортировать файлы Gerber, ODB и IPC2581 и т. д.) и встроенным библиотекам, содержащим более 500000 частей, Sherlock сокращает время предварительной обработки с нескольких дней до минут и автоматизирует рабочие процессы за счет интеграции с Ansys Icepak, Ansys Mechanical и Ansys Workbench.
При постобработке результатов моделирования Icepak и Mechanical Sherlock может предсказать успех теста, оценить процент возврата по гарантии и повысить эффективность пользователей Icepak и Mechanical, напрямую связав моделирование с затратами на материалы и производство.
 |
Sherlock можно использовать на каждом этапе процесса проектирования аппаратного обеспечения, и он наиболее ценен при реализации на ранних этапах проектирования.
 |
Кроме того, модель заблокированного IP Sherlock защищает интеллектуальную собственность в цепочке поставок. С помощью модели Locked IP вы можете передавать проекты между поставщиками дизайна и пользователями дизайна, сохраняя детали дизайна печатной платы; предполагаемое использование конструкции печатной платы не будет раскрыто через условия окружающей среды или требования к надежности. Этот инструмент связи позволяет двум объектам работать вместе в системе с уровнем доверия, встроенным в вычисления надежности.
 |
Sherlock упрощает и улучшает прогнозирование надежности с помощью уникального трехэтапного процесса, состоящего из ввода данных, анализа, отчетности и рекомендаций.
Ввод данных
Благодаря обширным библиотекам деталей / материалов, Sherlock автоматически идентифицирует ваши файлы и импортирует ваш список деталей, а затем создает модель FEA вашей печатной платы за считанные минуты:
- Автоматический анализ стандартных файлов EDA (схемы, компоновка, список деталей)
- Использование встроенных библиотек (деталь, упаковка, материалы, припой, ламинат)
- Построение блочных расчетных моделей методом конечных элементов
Анализ
Sherlock проводит целостный анализ, который имеет решающее значение для разработки надежной электронной продукции. Это позволяет разработчикам моделировать каждую среду, механизм отказа и сборку, с которыми продукт может столкнуться в течение его срока службы.
Варианты оценки включают:
- Термоциклирование
- Механический удар
- Собственная частота
- Гармоническая вибрация
- Случайная вибрация
- Гибкость
- Износ интегральных схем / полупроводников
- Термическое снижение
- Квалификация проводящей анодной нити (CAF)
- Моделирование печатных плат с высокой точностью
Отчетность и рекомендации:
- Кривая жизни
- Индикаторы риска
- Табличное отображение
- Графическое наложение
- Сгруппированные результаты на основе целей надежности
- Автоматизированная генерация отчетов
- Модель заблокированной IP для проверки поставщиками/покупателями
Возможности
Physics of Failure (PoF), или Reliability Physics, использует алгоритмы деградации, которые описывают, как физические, химические, механические, тепловые или электрические механизмы могут со временем ухудшаться и в конечном итоге вызывать отказ. Конкретный термин возник из попытки лучше предсказать надежность электронных компонентов и систем раннего поколения; однако концепция PoF распространена во многих структурных областях.
Используя PoF и физику надежности, Sherlock может точно предсказать поведение при отказе компонентов следующего поколения, в том числе:
- Кремниевые транзисторы
- Проволочные облигации
- Паяные шишки
- Умереть прикрепить
- Светодиоды
- Электролитические конденсаторы
- Покрытые сквозные отверстия
- Паяные соединения
Инженеры-электрики и механики могут работать в тандеме, используя Sherlock to Design for Reliability с самого начала проекта. Команды могут использовать Sherlock для интеграции правил проектирования, передового опыта и методов физики отказа (PoF), включая
- 3D модели электронных узлов для раннего анализа
- Моделирование трассировки
- Постобработка моделирования методом конечных элементов для определения критических компонентов и прогнозирования времени до отказа
- Прогнозирование надежности ранее невозможно
Sherlock также ускоряет традиционный дизайн для обеспечения надежности, в том числе:
- Анализ видов и последствий отказов конструкции (DFMEA)
- Термическое снижение
- Моделирование и симуляция печатных плат:
- Укладка: Sherlock позволяет точно выбирать стекло и волокно, информируя об общем выборе свойств материала.
- Высококачественные печатные платы: Sherlock определяет элементы медной сетки в материалах подложки печатной платы, чтобы определить потенциальные риски.
- Сетка печатной платы: Sherlock определяет однородные механические свойства однородной (всей) модели и каждого слоя в многоуровневой модели.
- Моделирование выводов: Sherlock позволяет добавлять выводы через отверстия для выбора компонентов и просмотра виртуально построенных печатных плат в 3D.
- Моделирование и симуляция печатных плат:
- Автоматический импорт данных ECAD, создание 3D-моделей и присвоение свойств 3D-объектам
- Одновременное применение нескольких факторов окружающей среды для тестирования в пределах определенных параметров
- Автоматическая корректировка материалов, штабелей и событий жизненного цикла (термические, ударные и вибрационные)
- Анализ расчетов методом конечных элементов для прогнозирования надежности всех деталей с использованием проверенных моделей
- Создание пользовательских отчетов почти в реальном времени (до 100+ страниц на плату), а также возможности экспорта наборов данных и изображений
Sherlock автоматизирует процесс, сокращает требуемые ресурсы и быстрее обеспечивает результаты. Доработка дизайна выполняется в считанные минуты, а не недели или месяцы.
Чтобы максимизировать дизайн для технологичности (DfM) и дизайн для надежности (DfR) с целью снижения риска, Sherlock оценивает ключевые компоненты, в том числе:
- Надежность паяных соединений, чтобы гарантировать, что продукт будет работать в заданных условиях в течение определенного времени без превышения определенных уровней отказов
- Усталость сквозных отверстий с металлическими пластинами с использованием компьютерного моделирования и температурных карт вместо интерфейса пользователя для получения точных результатов испытаний методом конечных элементов
- Измерение деформации во время испытаний на удар и вибрацию для сбора данных для прогнозирования вероятности отказа, основных причин отказа и событий отказа
- Выбор материала для согласования свойств пластика с требованиями к дизайну и функциональности
- Анализ поставщиков для построения партнерских отношений, которые могут стабильно предоставлять качественные продукты и услуги без перебоев
- Оценка погрузочно-разгрузочных операций после сборки для определения областей повышения эффективности после производства
- Износ полупроводников, который позволяет производителям оценивать и прогнозировать отказы ИС, используя подход, соответствующий SAE ARP 6338.
Sherlock сокращает количество необходимых итераций физических испытаний и увеличивает шансы на то, что прототипы пройдут квалификационные испытания в первом раунде. Инженеры могут спроектировать надежность прямо в электронике, что позволит им:
- Создавайте и тестируйте виртуальные продукты
- Изменяйте дизайн почти в реальном времени
- Быстро запускайте механическое моделирование
- Определите возможности тестирования
- Оцените выбор дизайна
- Получите информацию о проекте
- Согласуйте цели надежности с показателями и требованиями
Использование Sherlock как части вашего плана тестирования значительно сокращает время и затраты на несколько итераций каждого квалификационного теста, включая:
Вместо того, чтобы применять и работать в рамках параметров традиционных методов, Sherlock конструирует плату и применяет к ней температурный цикл. Неисправные компоненты, а также количество и тип отказов идентифицируются с уверенностью, что позволяет быстрее и обычно с меньшими затратами исправить ситуацию на более ранней стадии процесса.
Вместо того, чтобы допускать взаимодействие с человеком при мониторинге нескольких ключевых факторов, влияющих на функциональность печатной платы, компьютеризированное моделирование Sherlock основано на температурной карте, полученной на входе усталости припоя, и использует набор плат для расчета напряжения цилиндра для конечных результатов испытаний и устранения неисправностей.
Традиционный вероятностный подход к испытаниям на вибрацию и удары не может точно определить фактические события отказа. Sherlock вычисляет деформацию платы во время испытания на механические удары и вибрацию, а затем использует данные для прогнозирования вероятности отказа и определения основных причин отказа и соответствующих событий отказа.
Sherlock собирает данные о расположении и диаметре отверстий непосредственно из компьютеризированных файлов сверления, фильтрует их по размеру отверстия и точно определяет «зону повреждения» между парой отверстий для целенаправленного анализа. Эта автоматизированная квалификация CAF снижает количество отказов и обеспечивает надежность продукта на протяжении всего производства.
Высоко ускоренное испытание на долговечность (HALT) и высокоускоренное испытание на нагрузку (HASS)
HALT и HASS - отличные инструменты для проверки конструкции в электронной промышленности. HALT дает представление о запасах и слабых местах в конструкции, а HASS разработан путем выполнения комбинированного цикла HALT с температурным циклом / вибрацией до отказа и сокращения продолжительности на 95%. Это должно гарантировать, что только 5% жизни потребляется в HASS; тем не менее, было бы полезно подтвердить это предположение с помощью моделирования Sherlock Physics of Failure. Sherlock также позволяет инженерам по тестированию / валидации изменять аспекты профиля HASS и понимать их влияние на потребляемую жизнь.