ANSYS对PCB电路板疲劳寿命分析.pdf

《PCB电路板疲劳寿命分析》 出品 | 目录 2 • PCB电路板失效概述 • 热机疲劳方法概述 • 热机疲劳计算 • 随机振动疲劳方法概述 • 随机振动疲劳计算 出品 | 目录 3 • PCB电路板失效概述 • 热机疲劳方法概述 • 板热机疲劳计算 • 随机振动疲劳方法概述 • 随机振动疲劳计算 出品 | PCB电路板失效概述 4 • PCB电路板作为电子产品的重要部件，在整机运行中起着至关重要的作用。引起PCB电路板失效的因素主要有温 度、振动、湿度、灰尘等。其中温度和振动因素引起的失效占比相对较大。 • 温度 在产品服役时，会受到电路周期性通断和环境温度变化的作用，一般以循环温度的形式体现，由于 PCB各组件 的热膨胀系数存在差异，所以会引起交变的热应力，该交变应力将成为疲劳失效的诱因。另外若温度超过其开氏熔点 的50%，组件还可能会发生蠕变失效。 • 振动 产品在使用过程中，难免会受到各种形式的振动冲击，这类冲击通常 具有随机性和不确定性，迫使产品局部承受较大交变应力而引起疲劳失效。 • 解决方案-ANSYS Mechanical联合ANSYS nCode DesignLife – 温度：热机疲劳 – 振动：随机振动疲劳 出品 | 目录 5 • PCB电路板失效概述 • 热机疲劳方法概述 • 热机疲劳计算 • 随机振动疲劳方法概述 • 随机振动疲劳计算 出品 | 热机疲劳方法概述 6 • 热机疲劳包含一组失效机制：波动应力和高温的综合影响 – 疲劳：由波动应力引起的裂纹萌生和扩展 – 蠕变断裂：同时暴露在应力和高温下引起的非弹性变形和损坏 – 氧化：环境因素导致材料化学成分的变化 • 由于温度变化而导致的现象： – 热膨胀/收缩引起的应力 – 材料强度随温度升高而降低 – 材料对疲劳损伤的抵抗力随着增加而降低 – 材料在高温下蠕变 出品 | 热机疲劳问题 7 • 随着温度的升高 – 拉伸性能下降 – 疲劳强度降低 出品 | 热机疲劳问题 8 • 随着温度的升高 – 材料产生蠕变 –