【Ansys Sherlock】 消除Lead上的奇異點

Sherlock在板級可靠度有相當優秀的表現,可以做為前期設變快速的時期,能協助使用者快速得到結果。這次來詳細討論Sherlock中最有價值的封裝形式-Lead,尤其在2022R2在可靠度判斷有個新功能,可以顯著的改善Lead上的奇異點,讓您的板子上的Lead可靠度具備更高的可信度。

 

Ansys Sherlock當中,對於熱應變(Thermal Strain),有以下的數據可以輸出。
Strain分為PCB、Part、Lead等三數值結果。
Lead中,有Lead-Part、Lead-PCB,Lead最大值等三數值結果。

 


以往Ansys Sherlock在Thermal Strain的時候,以往因為Lead建立模型的時候,會產生像下圖一樣的尖角。這類的尖角會在振動分析後,在應力與應變的結果時,容易產生奇異點(singularities)。而在有限元分析中這是很常見的現象,但容易在可靠性的判斷上,容易不貼近實際的狀況(不會有這種奇異點的發生)。

 


在2022年R2的更新當中,針對Lead的轉角造成的奇異點結果,

提出力與力矩法(Force and moment Method)

1. 在Lead-Part interface的質心處,輸出力和力矩。 並假設Lead的底部是固定的。

2. 使用beam的方程式,求解Lead上的應力。

如下圖,左圖為實際Lead上建模,右圖為簡化後的模型。

 


以上說的求解理論,在Sherlock中,現在可以直接實現,利用設定下的一個選項。

請記得去打開FEA Analysis 中的Use Nodal Lead Force=ENABLED。

 


左圖為實際Lead上建模,右圖為簡化後的模型。

目前有支援這功能的Lead類型有:

1. L-Shape Cantilever Beam,Gull Wings/J-Leads/C-Leads/SIP

2. Simple Cantilever Beam,L-Leads/Through Holes

3. Angled Cantilever Beams,Bent SIP

4. Axial – 180 Cantilever Beam

 


利用這個技術(如左圖流程),這三點是最大的優勢:

1. 網格對分析結果影響降低

2. 奇異點(singularities)有效被消除

3. 分析時間可以更短,仍可以獲得準確結果

 


延伸:若是分析時忘記建立Lead 模型,會看不到結果,請記得求解前記得打開Lead Modeling。