Технология PCB - Динамический анализ компонентов PCB.

Динамический анализ компонентов PCB

Для авионики сбои, вызванные вибрациями и ударами, значительно снижают их надежность и имеют чрезвычайно серьезные последствия. ПХБ также часто используются в вибрационных испытаниях устройств авионики в реальном времени. Благодаря динамическому анализу и проектированию компонентов PCB можно эффективно снизить вероятность провала экологических испытаний и повысить надежность и качество авионики.

Динамический анализ основан на динамическом анализе характеристик. Благодаря динамическому анализу характеристик можно создать динамическую модель сборки PCB. Динамический анализ может быть эффективным только в том случае, если будет создана точная динамическая модель. С этой целью в этой статье предпринята попытка проанализировать динамические характеристики компонентов ПХБ авионики (как показано на рисунке 1) с использованием методов прогнозного пробного анализа с ограниченным метаанализом (FEA) и экспериментальным модальным анализом (EMA) и создать метадинамическую аналитическую модель компонентов с ограниченным ПХБ.

1. Ограниченный анализ деградации

Ограниченный метаанализ (FEA) широко используется в статистическом анализе динамических характеристик компонентов PCB в электронных устройствах в качестве зрелого метода численного анализа. Кроме того, ограниченный метаанализ может помочь инженерам разрабатывать более надежные компоненты PCB, чтобы предсказать потенциальные сбои и усталость в начале проектирования. Эта статья посвящена компонентам PCB для авионики (рисунок 1). Его размер (длина x ширина x толщина) составляет 133,5 мм x 79 мм x 1,8 мм и прикрепляется винтом к четырем углам PCB на корпусе электронного устройства. Внешние размеры и методы фиксации компонентов PCB аналогичны требуемым стандартным тестовым PCB по размерам и способам фиксации, но их толщина несколько толще. Компоненты и плагины собираются вместе с PCB с помощью технологии поверхностной вставки (SMT), а компоненты в основном упакованы в BGA, QFP и SOP.

2. Модель анализа конечных элементов

Параметры физических свойств материала для компонентов PCB. На основе геометрической информации компонентов PCB и информации о соответствующих материалах в ANSYS была создана модель ограниченного метаанализа. Поскольку результаты представляют собой динамические данные о производительности, отображаемые компонентами PCB в целом, а не подробные данные о самих компонентах, компоненты и плагины упрощаются при построении моделей. В частности, прямоугольные и квадратные блоки используются для моделирования компонентов, а их приблизительная форма используется для моделирования плагинов. Каждая часть модели анализа конечных элементов использует трехмерные физические элементы (SOLID187) для разделения сетки (вторжение в сетку с использованием физических элементов). Хотя объем вычислений увеличился, рабочая нагрузка модели от CAD до CAE значительно уменьшилась. Способствует продвижению инженерных приложений) и использует многоточечные ограничения (MPC) для моделирования соединений между плагинами и PCB. В то же время, поскольку жесткость электронной оболочки намного больше, чем жесткость компонентов PCB, на четырехугольные отверстия накладывается фиксированное поддерживающее ограничение в модели с ограниченными элементами, чтобы имитировать резьбовое соединение компонентов PCB и оболочки с корпусом устройства.

3. Результаты анализа ограниченной деформации

Была создана ограниченная метамодель целевого PCB - элемента и проведен модальный анализ с использованием метода Block - Laczos. Модульный анализ - это решение характерных уравнений системы. Характерные уравнения общей системы с несколькими степенями свободы могут быть использованы для получения характерных значений и собственных векторов системы PCB, то есть собственных частот и режимов вибрации системы вибрации.

В ограниченном метамодальном анализе матрица массы системы PCB состоит из матрицы единичной массы. В анализе ограниченной деформации матрица жесткости системы состоит из матрицы единичной жесткости.

Благодаря модальному анализу были получены первые и третьи собственные частоты и типы вибраций целевых компонентов PCB, фиксированных четырьмя винтами. Первый тип вибрации элемента PCB - это изгиб первого порядка, а второй - изгиб второго порядка. Первый тип вибрации - это кручение, третий тип вибрации - синусоидальный изгиб. Эти вибрационные режимы похожи на четыре винта, закрепленные на стандартной панели JEDEC.