PCB 기술 - PCB 컴포넌트 동적 분석 PCB 방어?

PCB 컴포넌트 동적 분석 PCB 교정

항공 전자 장비의 경우 진동과 충격으로 인한 고장은 신뢰성을 크게 떨어뜨리고 심각한 결과를 가져올 것입니다.PCB는 항공전자기기의 실시간 진동 테스트에도 자주 등장한다.PCB 구성 요소의 동적 분석 및 설계를 통해 환경 테스트 실패 가능성을 효과적으로 줄이고 항공 전자 장비의 신뢰성과 품질을 향상시킬 수 있습니다.

동력 분석은 동력 특성 분석을 기초로 한다.동적 특성 분석을 통해 PCB 어셈블리의 동적 모델을 설정할 수 있습니다.정확한 동력학 모형을 세워야만 효과적으로 동력학 분석을 할 수 있다.이를 위해 이 글은 유한원분석(FEA)과 실험모태분석(EMA)의 테스트 전 분석 기술을 이용하여 항공전자기기 PCB 부품의 동적 특성을 분석하고자 한다 (그림 1 참조). 그리고 유한PCB 부품 메타역학 분석 모델을 구축하고자 한다.

1. 유한열화 분석

유한원 분석은 성숙한 수치 분석 기술로서 전자 기기에서 PCB 소자의 동적 특성에 대한 통계 분석에 널리 응용된다.또한 유한원 분석은 엔지니어가 설계 초기에 잠재적인 고장과 피로를 예측하기 위해 더 신뢰할 수 있는 PCB 구성 요소를 설계하는 데 도움을 줄 수 있습니다.이 글은 항공 전자 PCB 구성 요소 (그림 1) 를 연구 대상으로 한다.크기(길이 x 폭 x 두께)는 133.5mm x 79mm x 1.8mm로 나사를 통해 전자기기 케이스의 PCB 네 모서리에 고정된다.PCB 어셈블리의 외부 크기 및 고정 방법은 필요한 표준 테스트 PCB와 크기 및 고정 방법 면에서 비슷하지만 두께는 약간 두껍습니다.컴포넌트와 플러그인은 표면 패치 기술 (SMT) 을 통해 PCB와 조립되며, 컴포넌트는 주로 BGA, QFP 및 SOP에 패키지됩니다.

2. 유한원 분석 모델

PCB 어셈블리의 각 부품에 대한 재료의 물리적 성능 매개변수입니다.ANSYS에는 PCB 컴포넌트의 형상 정보와 관련 재료 정보를 기반으로 유한 메타 분석 모델이 만들어졌습니다.결과는 PCB 어셈블리가 어셈블리 자체의 상세 데이터가 아니라 전체적으로 표시되는 동적 성능 데이터이기 때문에 모델을 구축할 때 어셈블리와 플러그인을 단순화합니다.구체적으로, 직사각형 및 사각형 블록은 어셈블리를 시뮬레이션하는 데 사용되며, 이러한 근사한 모양은 플러그인을 시뮬레이션하는 데 사용됩니다.유한 요소 분석 모델의 각 부분은 3D 솔리드 유닛(SOLID187)을 사용하여 메쉬를 구분합니다(솔리드 유닛을 사용하여 메쉬 침입).계산량은 증가했지만 CAD에서 CAE로 모델의 작업량은 크게 감소했습니다.엔지니어링 어플리케이션 보급에 유용) 및 다중 구속조건(MPC)을 사용하여 플러그인과 PCB 간의 연결을 시뮬레이션합니다.또한 전자 케이스의 강도가 PCB 어셈블리의 강도보다 훨씬 크기 때문에 유한 메타 모델에서 4각의 나사에 고정 지지 구속을 가하여 PCB 어셈블리와 케이스와 디바이스 케이스의 나사 연결을 시뮬레이션합니다.

3. 유한 변형 분석 결과

대상 PCB 컴포넌트의 유한 메타 모델을 구축하고 Block Lanczos 방법으로 모드 분석을 수행했습니다.모태 분석은 구해 시스템의 특징 방정식이다.일반 다자유도 시스템의 특징 방정식은 PCB 시스템의 특징 값과 특징 벡터, 즉 진동 시스템의 고유 주파수와 진동 모드를 얻는 데 사용할 수 있다.

유한 메타 모드 분석에서 PCB 시스템의 품질 매트릭스는 단위 품질 매트릭스로 조립됩니다.유한 변질 분석에서 시스템의 강도 행렬은 단원 강도 행렬로 구성된다.

모태 분석을 통해 네 개의 나사로 고정된 대상 PCB 어셈블리의 첫 번째와 세 번째 고유 주파수와 진동 유형을 얻었다.PCB 컴포넌트의 1단계 진동 유형은 1단계 커브, 2단계 커브입니다.1 단계 진동은 비틀림이고, 3 단계 진동은 정현파 구부림이다.이러한 진동 모드는 JEDEC 표준 보드에 고정된 네 개의 나사와 유사합니다.