Ansys Sherlock
Ansys Sherlock là công cụ thiết kế điện tử dựa trên vật lý có độ tin cậy duy nhất cung cấp các dự đoán tuổi thọ nhanh chóng và chính xác cho phần cứng điện tử ở cấp độ thành phần, bo mạch và hệ thống trong giai đoạn đầu thiết kế.
Ansys Sherlock tự động phân tích thiết kế để dự đoán tuổi thọ sản phẩm
Phân tích thiết kế tự động của Ansys Sherlock cung cấp các dự đoán tuổi thọ nhanh chóng và chính xác cho phần cứng thiết bị điện tử ở cấp độ linh kiện, bo mạch và hệ thống trong giai đoạn thiết kế ban đầu. Sherlock bỏ qua chu trình “kiểm tra-thất bại-sửa chữa-lặp lại” (test-fail-fix-repeat) bằng cách trao quyền cho các nhà thiết kế để tạo mô hình chính xác các lớp silicon-kim loại, bán dẫn đóng gói, bảng mạch in (PCB) và các cụm lắp ráp để dự đoán rủi ro hỏng hóc do các ứng suất nhiệt, kết cấu và sản xuất - trước khi sản xuất nguyên mẫu đầu tiên.
Mô tả nhanh một số đặc điểm chính
Với các thư viện nhúng chứa hơn 500.000 bộ phận, Sherlock nhanh chóng chuyển đổi các tệp thiết kế ECAD thành các mô hình động lực học chất lưu tính toán (CFD) và phân tích phần tử hữu hạn (FEA). Mỗi mô hình chứa hình học chính xác, đặc tính vật liệu và chuyển thông tin về ứng suất thành các dự đoán về thời gian hỏng hóc đã được xác thực.
Sử dụng Ansys Sherlock để dự đoán mỏi do ứng suất nhiệt trong bi hàn (Solder Balls)
Continental Automotive sử dụng Sherlock để tạo mô hình bi hàn BGA để đảm bảo rằng các lỗi do mỏi mối hàn nhỏ cũng được ghi lại và phân tích.
Bằng cách triển khai Sherlock sớm trong giai đoạn thiết kế, các kỹ sư tại Continental đã có thể sử dụng các dự đoán về độ tin cậy của Sherlock để sửa đổi bo mạch của họ giúp có thiết kế tốt hơn, cũng như xác định các khu vực cần xem xét trước khi làm nguyên mẫu
Để bắt đầu phân tích độ tin cậy của sản phẩm bằng Ansys Sherlock, các kỹ sư tại Continental đã nhập tệp Zuken ODB ++ vào Sherlock. Sherlock nhanh chóng đọc tất cả thông tin trong tệp và tạo ra một bo mạch với đầy đủ dữ liệu, bao gồm tất cả các linh kiện và điều kiện lắp đặt với vị trí chính xác và đặc điểm vật liệu của chúng. Bo mạch cũng có các thành phần BGA và lớp phủ bảo vệ mà Sherlock đã mô phỏng chính xác bằng cách sử dụng chức năng Potting có sẵn.
Sherlock dễ dàng mô hình hóa các linh kiện riêng lẻ với mức độ chi tiết cao, bao gồm cả việc mô hình hóa từng viên bi hàn trên BGA để đảm bảo rằng các lỗi do mỏi mối hàn dù là nhỏ cũng sẽ được ghi lại. Đối với các linh kiện không theo tiêu chuẩn, người dùng có thể nhập các thuộc tính đó vào Package Manager, cũng như giữ lại thông tin này để sử dụng trong tương lai.
Những cập nhật mới của phiên bản Ansys Sherlock 2022 R1
Trong phiên bản 2022 R1, các tính năng mới của Ansys Sherlock bao gồm quy trình gia cố bán tự động, tích hợp với Ansys AEDT Icepak và định dạng tệp cơ sở dữ liệu luồng/trao đổi GDSII mới (GDSII / EDB) để nhập các mô hình cấp độ chip và khuôn.
Tích hợp Sherlock với AEDT Icepak
Người dùng Sherlock hiện có thể nhập các mô hình PCB vào Ansys AEDT Icepak để mô phỏng phân tích nhiệt chính xác hơn.
Quy trình gia cố bán tự động
Quy trình làm việc gia cố bán tự động mới tự động hóa nhiều công việc thủ công trước đây, bao gồm việc chỉ định vật liệu gia cố, độ dày, dạng gia cố và hơn thế nữa.
Nhập tệp GDSII / EDB
Khả năng nhập tệp GDSII / EDB cho phép người dùng nhập trực tiếp các mô hình ở cấp độ chip và khuôn vào Sherlock như một phần của quy trình tiền xử lý.
Các ứng dụng của Ansys Sherlock
Thiết kế cho việc đảm bảo độ tin cậy ngay từ đầu dự án
Các kỹ sư điện, cơ khí, kỹ sư quản lý độ tin cậy hệ thống và hơn thế nữa có thể làm việc song song với nhau để thực hiện các phương pháp thiết kế tốt nhất, dự đoán tuổi thọ của sản phẩm và giảm rủi ro hỏng hóc. Sherlock giảm các lần lặp lại quá trình xây dựng và kiểm tra tốn kém bằng cách chạy chu trình nhiệt, chu trình năng lượng-nhiệt, rung, sốc, uốn, giảm nhiệt, sự gia tăng tuổi thọ, tần số tự nhiên, CAF và hơn thế nữa để bạn có thể điều chỉnh thiết kế trong thời gian thực và đạt được thiết kế tiêu chuẩn trong một chu trình. Trong quá trình hậu xử lý kết quả mô phỏng từ Icepak và Mechanical, Sherlock có thể dự đoán thành công của thử nghiệm, ước tính tỷ lệ trả bảo hành và làm cho người dùng Icepak và Mechanical đạt hiệu quả cao hơn bằng cách kết nối trực tiếp mô phỏng với vật liệu và chi phí sản xuất.
Các tính năng chính
Không giống như bất kỳ công cụ nào khác trên thị trường, Sherlock sử dụng các tệp do nhóm thiết kế của bạn tạo ra để xây dựng mô hình 3D của các cụm điện tử nhằm tạo mô hình hóa mạch dẫn, hậu xử lý phân tích phần tử hữu hạn và dự đoán độ tin cậy. Thông tin chi tiết ban đầu này giúp xác định gần như ngay lập tức các khu vực cần quan tâm và cung cấp cho bạn khả năng nhanh chóng điều chỉnh và thử nghiệm lại các thiết kế.
- Xây dựng và thử nghiệm các sản phẩm ảo
- Sửa đổi thiết kế trong thời gian gần thực
- Giải nhanh các mô phỏng cơ học
- Đánh giá và tối ưu hóa các lựa chọn thiết kế
Dự đoán độ tin cậy
Bộ công cụ hậu xử lý của Sherlock xác định thời gian hư hỏng bằng biểu đổ tuổi thọ hoàn chỉnh và toàn diện — giảm số lần lặp lại kiểm tra vật lý bắt buộc và tăng cơ hội để các nguyên mẫu vượt qua các bài kiểm tra chất lượng trong vòng đầu tiên.
Công cụ tiền xử lí của Sherlock bao gồm báo cáo và đề xuất, biểu đồ tuổi thọ, chỉ báo rủi ro đỏ-vàng-xanh, hiển thị dạng bảng, đồ họa, ghim kết quả dựa trên mục tiêu độ tin cậy, tạo báo cáo tự động và mô hình khóa IP (locked IP model) để nhà cung cấp và khách hàng xem xét.
Mỏi mối hàn
Sherlock cung cấp cho người dùng sự linh hoạt tối ưu trong việc dự đoán ứng xử mỏi của mối hàn. Mô hình hàn 1D đã được xác thực đầy đủ để dự đoán độ tin cậy mối hàn trong môi trường cơ nhiệt và cơ học cho tất cả các bộ phận điện tử (Hàn chíp trên đế, BGA, QFN, TSOP, chip điện trở, xuyên lỗ, v.v.). Phân tích Nhiệt-kết cấu (Thermal-Mech) của Sherlock có khả năng kết hợp ảnh hưởng của các yếu tố cơ học cấp hệ thống (khung, mô-đun, vỏ, đầu nối, v.v.) vào phân tích mỏi mối hàn bằng cách nắm bắt các điều kiện tải hỗn hợp, phức tạp. Sherlock cũng hỗ trợ việc sử dụng các mô hình Darveaux hoặc Syed trong Ansys Mechanical bằng cách đưa vào các mô hình có sẵn cho mô phỏng của BGA, CSP, SiP và các gói 2.5D / 3D.
Độ bền nhiệt
Sherlock dự đoán tỷ lệ hư hỏng nhiệt và thời gian kết thúc vòng đời của nhiều chi tiết công nghệ như một hàm của nhiệt độ môi trường xung quanh, nhiệt độ tăng do tiêu hao năng lượng và tải điện.
Sự lão hóa và hao mòn của các vi mạch được ghi lại thông qua các biến đổi gia tốc để di chuyển hạt mang điện, đánh thủng điện môi theo thời gian, hiện tượng phun hạt tải điện nóng và sự mất ổn định nhiệt độ phân cực âm. Thời gian cụ thể của nhà cung cấp để dự đoán sự cố đối với tụ điện nhôm và tụ điện gốm (MLCC) được cung cấp. Cuối cùng, Sherlock tự động hóa quá trình khử nhiệt và gắn nhãn các thiết bị đang được sử dụng ngoài phạm vi nhiệt độ hoạt động hoặc nhiệt độ lưu trữ được chỉ định.
Phân tích hư hỏng
Sử dụng các kỹ thuật tính toán hư hỏng vật lý (Physics of Failure- PoF) và độ tin cậy vật lý (Reliability Physics), Sherlock dự đoán chính xác hành vi hư hỏng của phần cứng và linh kiện điện tử, cung cấp cho người dùng các kết quả có thể thực hiện được để tối ưu hóa thiết kế sản phẩm của họ.
Hư hỏng vật lý, hoặc độ tin cậy vật lý, sử dụng các thuật toán suy giảm mô tả cách các cơ chế vật lý, hóa học, cơ học, nhiệt hoặc điện có thể suy giảm theo thời gian và cuối cùng gây ra hỏng hóc. Sherlock sử dụng các thuật toán này để đánh giá chu trình nhiệt, sốc cơ học, tần số tự nhiên, rung động điều hòa, rung động ngẫu nhiên, uốn cong, mòn vi mạch/bán dẫn, giảm nhiệt, dẫn điện sợi anốt (CAF) và hơn thế nữa.
Chuyển đổi mô hình từ ECAD sang mô hình CAE
Sherlock là công cụ hàng đầu trong ngành để chuyển đổi một loạt các tệp ECAD thành các mô hình phần tử hữu hạn sẵn sàng để mô phỏng, với các tính năng sau:
- Nhập thông tin từ các tệp đầu ra (Gerber, ODB ++, IPC-2581)
- Tự động tính toán trọng lượng, khối lượng riêng và mô đun đàn hồi theo các phương, hệ số giãn nở nhiệt và dẫn nhiệt
- Cho phép người dùng mô hình hóa đầy đủ tất cả các thuộc tính của PCB (chẳng hạn như đường mạch và lỗ via) trên toàn bộ bảng mạch hoặc trong một khu vực bằng cách sử cả mô hình gia cường 1D / 2D hoặc mô hình khối 3D
- Với hơn 40 thông số của các chi tiết và gói kiện khác nhau bằng cách sử dụng các thư viện nhúng các chi tiết/ gói kiện/vật liệu.
- Hình học với các thuộc tính vật liệu có thể được xuất ra để phân tích mật độ dòng điện (SIwave), nhiệt (Icepak) hoặc kết cấu (Mechanical)
Mô hình hóa PCB
Với các chi tiết và thư viện vật liệu phong phú (chi tiết, gói kiện, vật liệu, mối hàn, tấm mỏng và hơn thế nữa), Sherlock tự động xác định tệp của bạn và nhập danh sách các chi tiết của bạn. Sau đó, xây dựng mô hình phân tích phần tử hữu hạn 3D (FEA) của bảng mạch của bạn trong vài phút.
Công cụ phân tích cú pháp mạnh mẽ của Sherlock (có khả năng nhập các tệp Gerber, ODB ++ và IPC-2581, v.v.) và các thư viện nhúng (chứa hơn 500.000 bộ phận) tự động xây dựng các mô hình FEA cấp hộp (box-level FEA models) với các thuộc tính vật liệu chính xác - giảm thời gian tiền xử lý từ vài ngày xuống còn vài phút.
Các bộ phận cơ khí
Giao diện người dùng trực quan của Sherlock cho phép ngay cả người dùng mới cũng có thể thêm các tính năng bổ sung vào mô hình PCBA của họ trước khi mô phỏng.
Điều này bao gồm công cụ chỉnh sửa tản nhiệt của chúng tôi, nơi người dùng có thể tạo tản nhiệt dạng pin và vây bằng cách sử dụng các trường fill-in và drop-down menus và gắn chúng vào các linh kiện hoặc PCB. Người dùng cũng có thể thêm nhiều loại lớp phủ bảo vệ, vỏ bọc, sự làm đầy và chất kết dính để mô hình FEA thể hiện tốt nhất mô hình ngoài thế giới thực.
Vui lòng ghi rõ "Nguồn Advantech, Jsc." hoặc "Trích dẫn theo website "www.advantech.vn" nếu bạn muốn phổ biến thông tin này. Xin cảm ơn.