전자기기의 신뢰성 물리 분석 (Reliability Physics Analysis, RPA)소프트웨어
신뢰성 물리 분석 (RPA)은 실제 작동 조건에서 고장 메커니즘에 대해 이해하고 유효수명을 평가하기 위한 접근방법을 일컫습니다.
수명 테스트는 디자인 단계로부터 고려되는 재료, 설계안에 기반하여 제품 수명주기 전반에 걸쳐서 진행되어야 합니다. 기준이 되는 표준사양으로 테스트를 시작하여 사용환경에 따라 고장 시점을 기록하고, 개별 제품(또는 파트), 설계안, 재료를 수정하면서 테스트를 수행하여, 신뢰도 예측 규격을 통해 제품 또는 시스템의 디자인을 검증하고 구조적 신뢰성 정보를 획득하여 고장률을 예측할 수 있어야 합니다.
Ansys Sherlock은 PCB 설계 정보를 기반으로 모델링, 하중설정, 결과검토 이후 설계변경에 대한 재검토까지 진행할 수 있는 신뢰성 분석 도구 입니다.
Ansys Sherlock의 다양한 기능별 사용환경
설계자는 제품을 설계하는 단계에서 새로운 적용 기술들을 검토하는 것 이외에, 제품이 사용되는 환경과 제품의 운송과정, 적재환경과 기간 등 다양한 하중들을 고려한 신뢰성 평가의 기준을 세워놓고 주어진 보장수명 동안 안정적으로 성능을 발휘할 수 있는 설계를 해야 합니다.
전자제품 설계의 일반적인 과정에서 Ansys Sherlock을 활용하는 단계
Life Cycle Condition
Ansys Sherlock은 신뢰성 평가 기준에 사용되는 다양한 하중 유형과 이력을 설정을 지원합니다. 아래와 같은 조건들을 Life Cycle Condition 항목으로 설정 해놓고 독립적으로 또는 복합적인 조건으로 평가할 수 있도록 기능이 마련되어 있습니다.
High Temperature Operating
Powered Temperature Cycling
Thermal Shock
Vibration
Mechanical Shock
Ansys Sherlock의 다양한 기능별 사용환경
열하중은 균일한 온도를 적용할 수 있으며, 유한요소해석을 통해서 계산된 온도분포 결과 또는 열화상 데이터를 열하중으로 부여할 수 있습니다.
Ansys Sherlock의 다양한 열하중 적용 기능
Ansys Sherlock의 Library
하드웨어의 기능을 구현하기 위해 어떤 제조사의 파트를 선택하여 기능을 구현할 것인지 검토가 필요합니다. 파트의 자체적인 내구성만 검토할 것이 아니라 Board level에서 PCB에 파트들을 배치하는 과정에서 전자기적 특성을 고려한 발열하중과 사용환경에 따른 온도, 진동, 구조적 하중이 작용한다면 설계자는 제품의 변형을 최소화하고 파손수명을 연장시키기 위해 파트를 어떻게 배치할지, 고정할 위치와 연결방식(soldering, underfill 등)들은 어떤 것이 좋을지 검토해야 하기 때문입니다.
Ansys Sherlock의 Library들
Electrical-CAD 데이터 활용 및 전처리 설정
설계된 ECAD 파일을 Ansys Sherlock에서 불러오면 PCB 레이어를 볼 수 있고, 파트를 수정, 삭제, 추가할 수 있습니다. 또한 고정부 마운트 지점을 수정, 삭제, 추가할 수 있고 Board를 추가로 적층하여 함께 검토할 수 있습니다. 신뢰성을 분석할 분야(Sherlock의 모듈)에 따라 각 구성부를 3차원 모델로 자동 생성합니다.
Ansys Sherlock에서 불러들인 ECAD 정보
ECAD 정보에 기반하여 생성된 3차원 모델
Ansys Sherlock의 모듈
Ansys Sherlock은 주어진 하중조건과 관심영역에 따라 신뢰성 분석을 지원하는 다양한 모듈을 제공하고 있습니다.
Standard Capabilities
- Solder Fatigue (board level/1D)
- Solder Fatigue (system level/3D)
- Natural Frequency
- Mechanical Shock
- Random Vibration
- Harmonic Vibration
- Plated Through Hole (PTH) Fatigue
- Conductive Anodic Filament (CAF)
- Heatsink Modeling
- Thermal Derating
- Electrolytic Capactior Wearout
- Ceramic Capactior Wearout
- Locked IP Model
Advanced Capabilities
- Modeling of Potting/Conformal
- Coating/Underfill/Staking
- Flexure/Bending (force or displacement)
- Interface with External FEA
- DFMEA (Design Failure Mode and Effects Analysis)
- Trace Modeling/Extraction
- Integrated Circuit Aging and Wearout
- Shared Parts Library
다양한 결과 분석 도구
설계 수명의 고장률을 계산하기 위한 여러 환경적 요인에 대한 수명 평가를 진행하고 종합적인 수명에 대한 결과를 얻을 수 있습니다.
