4步教會你使用Sherlock的ICT測試模塊對電路板進行過應力仿真
ICT技術已經是現代電子企業常用的測試技術，使用ANSYS Sherlock軟件進行ICT測試，評估由于過應力導致的風險組件，并根據結果提出改進措施。
隨著微電子技術和電子組裝技術的發展，PCBA（Printed Circuit Board Assembly，印刷電路板組件）布局和組裝呈現出復雜化的趨勢。PCB中的器件尺寸微型化、引腳間距緊湊化都使得 PCBA在極大程度上增大了產品失效的可能性。
微觀的世界，更多挑戰
它使用一系列測試探針和測試夾具，在一個電路板的一面或兩面來測試制造過程中的電氣連接。每個測試探針施加一個力在一個特定的電路板位置，稱為測試點，由設計確定。在測試過程中，所有這些測試點力的聯合作用使電路板產生彎曲，如果應力值足夠高，焊點可能會失效，PCB板上的元件也將產生超過允許范圍的應力。
圖1 ICT測試儀
圖2 電路板常見的失效模式：陶瓷電容器的彎曲開裂、墊坑
為了提前避免失誤和發現問題，在生產過程中需要對ICT步驟進行應力應變測量并監控，以確定產品應力應變處于允許范圍內。如果測量值超過了電路板允許的應力應變水平的最大值，將對電路板進行重新布局設計或者調整夾具設計，或者按要求改變流程，使得應力應變數值回到允許范圍之內。
ANSYS Sherlock
第一步
進入PCB的layer層，定義電路板測試的約束條件。如固定孔約束、支撐約束等，約束條件可以復制也可以通過文件導入。
圖3 增加測試約束條件
圖4 約束條件可以復制
第二步
增加ICT測試點，并定義測試點載荷（力或者位移）。簡單的測試點可以根據坐標系手動一個一個加入，如果測試點非常多，可以通過文件導入的形式輸入。
圖5 手動增加單個測試點
圖6 復雜測試點可通過文本文件導入
第三步
求解并查看結果，評估由于過應力導致的風險組件。
圖7 電路板三維位移和應變結果
圖8 電路板危險組件按照分數不同顏色顯示
第四步
在上述分析結果基礎上，提出改進措施。例如，通過改變測試點位置，減少測試點載荷/位移，增加或移動板支撐，填充灌封膠等方法在Sherlock軟件里對電路板設計進行快速迭代設計，以期達到產品測試合格的目標。
例如在下圖中，軟件分別通過移動高風險區域的組件U27到合適的位置（10年內失效率大于20%）、增加約束條件（10年內失效率約為5%，達到設計目標）、填充灌封膠（失效率非常低，達到設計目標）的方法來降低產品的失效率。
圖9 初始產品設計的失效率（2年內達到5%）
圖 10 移動組件U27到合適的位置、增加約束條件、
填充灌封膠降低失效率
應用擴展
除了ICT測試過程外，類似活動包括四點彎曲測試、電路板子卡或連接器插入過程、分板過程、散熱器連接、對電路板的不適當支撐等都會引起電路板過應力失效，這些也可以通過Sherlock的ICT測試模塊進行仿真。
圖11 四點彎曲試驗及ICT實現
圖 12 直插連接器對電路板影響及ICT實現
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