電路板芯片的案例
Workbench案例3-PCB電路板芯片熱分析
簡介
下圖所示的電路板包括三個在正常運行時會產生熱量的芯片。其中一只芯片要電路板通電，芯片就會保持通電，另外兩個芯片通電和斷電是周期性地，在不同的時間以及有不同的持續時間。穩態熱分析和瞬態熱分析用于研究由這些芯片產生的熱量引起的溫度變化。
操作步驟
創建穩態熱分析項目：Steady-State-Thermal；
在穩態分析項目之后，創建一個瞬態熱分析項目，并于穩態熱分析項目連接；連接方式如圖所示：
導入幾何模型：導入PCB板的幾何模型X_T格式；切換單位制為：Metric（m,kg,N,s,V,A）
網格劃分：設置網格劃分方式為Multi Zone；
設置Sizing：選擇初PCB板之外的其他15個元件，設置網格尺寸為：0.0009m；
設置Sizing：選擇PCB板，設置單元尺寸大小為：0.002m；如圖所示：
設置邊界條件：
設置發熱芯片的發熱量：Internal heat generation 大小為：5e7W/m3；芯片位置如圖所示：
設置熱傳導Convection：選擇所有的幾何模型；在Film Coefficient欄右鍵，選擇Import Temperature Dependent，如圖所示：
選擇Stagnant Air-Simplified Case；如圖所示：
5.求解&查看結果：查看穩態分析結果的PCB板及元件溫度場如圖所示：
現在已完成穩態熱分析，這是總體目標的第一部分；對于本案例，將在其余步驟中執行瞬態熱分析。
準備瞬態熱分析時需要注意的事項：
? 如果突出顯示瞬態熱對象下的初始溫度對象，會注意到在詳細信息視圖中，只讀顯示初始溫度和初始溫度環境。
展開 電路板或芯片的小球跌落仿真模擬
一、使用ANSYS Explicit模塊進行分析；
二、創建結構模型，包括PCB基板，芯片，以及塑封料。模型的建立過程略去；
三、確定部件材料，因為是示例，所以從ANSYS材料庫中選了EPOXY，Silicon，FR-4等材料參數。
四、確定接觸屬性，選擇Frictionless；
五、網格設置；
六、小球跌落速度設置為1m/s；
七、約束條件的設置，設置為底部固定約束，如果更進一步模擬實際情況，還需根據實際實驗來修改；
八、計算過程中的設置，設定終止時間為0.00015s，根據計算需求和計算能力，也可更改；
九、計算并查看芯片的應力的結果，因為重點在于芯片是否會被小球跌落損壞。
Die_ball_drop.avi
十、由下圖看出，小球底部的芯片區域，應力是最大的。由于設置的計算時間比較短，速度也比較低，因此應力并不大。
通過以上計算，可以調整不同的材料參數，以及更細化一些的疊層結構設計來優化落球的結果。從而對芯片封裝結構的設計起到非常重要的指導作用。
以上僅為示例，還希望各位專家同行多多指點。
展開 電路板芯片的穩態與瞬態熱分析 ￥20
c．將Element Size從默認值更改為0.0009 m
2.3.3 板的網格劃分
a.在目錄樹右擊Mesh選擇Insert> Sizing
b.單獨選中板實體將Element Size從默認值更改為0.002m.
2.4 加載芯片的熱載荷
板上不斷通電的芯片產生的內熱載荷為5e7 W/m3。
用Body選擇的工具欄按鈕，單擊選擇如下所示的芯片。然后右擊Steady-State Thermal選擇Insert> Internal Heat Generation，在Magnitude輸入5e7
2.5 加載整個電路板的對流載荷
選擇全部實體，在Environment工具欄選擇Convection，導入溫度對流系數Stagnant Air - Simplified Case.
2.6 穩態結果
求解得到電路板的穩態溫度分布結果如下：
2.7 瞬態分析設置
瞬態持續時間為200s，設置如下：
2.8 添加第一個芯片的熱載荷
該芯片的通電時間在20到40秒之間，這段時間內產生的熱載荷為5e7 W/m3。如下圖所示：
右鍵Transient Thermal插入Internal Heat Generation，在Tabular Data輸入數據：
2.9 添加第二個芯片熱載荷
另一個芯片的通電時間在60到70秒之間，這段時間內產生的熱載荷為5e7 W/m3。
展開 做芯片和電路板的熱保護的仿真的，可以聯系我
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王陽元院士：高端芯片、材料、設備自給率低依然是中國集成電路產業短板
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華東用戶專屬福利 | Ansys芯片-封裝-電路板 協同仿真線下免費研討會
當前電子產品發展迅速,電子產品的體積向輕、薄、小的方向發展,產品功能又不斷增加,電子產品對核心部分PCBA功能要求越來越復雜，體積是越來越小，從而對半導體和封裝的集成度要求越來越高，封裝工藝從單一DIE COB工藝-MCM-SIP（多DIE堆疊）日益復雜化，IC結構也由簡單功能轉向具備更多和更為復雜的功能，目前，SoC 作為系統級集成電路，能在單一硅芯片上實現信號采集、轉換、存儲、處理和I/O 等功能，將數字電路、存儲器、MPU、MCU、DSP 等集成在一塊芯片上實現一個完整系統的功能，芯片工藝也從傳統的90nm向22nm轉換，甚至14nm-7nm。電路設計難度越來越大，生產工藝也越來越復雜，對設計者來說，小型化高速多功能電子產品，以及新的生產工藝，過去設計仿真經驗面臨挑戰。面對當前產品動能化、體積小型化、信號高速化等挑戰，單一從PCB設計角度去考慮問題，已經無法解決我們當前或今后的問題，必須從具備新的系統的設計仿真分析。在這里，我們誠摯地邀請半導體、芯片設計、芯片加工、封裝設計、封裝加工、通信、高科技、電力電子、航空、航天、軌道交通、汽車行業等相關單位研發部、測試部、質量部等部門負責人、工程師或其他感興趣人員，參加Ansys芯片-封裝-電路板 協同仿真研討會，共同探討，共享技術發展。
本次培訓由上海佳研與Ansys聯合承辦，于2021年06月25日（星期五）在無錫舉行，我們將結合Ansys仿真平臺，和大家共同討論芯片-封裝-電路板協同仿真分析，包括芯片低功耗分析、高速信號及電源完整性分析、電磁兼容分析、熱仿真分析、應力分析、可靠性分析等。
展開 電源電路板上電容的擺放位置，你放對了嗎？
電路板上可少不了電源芯片，我們一般都用一個大電容（100微法到1000微法）和一個小電容（0.1微法或者0.01微法）來作為電源的濾波電容。
大電容用來濾除低頻噪聲，小電容用來濾除高頻噪聲。
你設計了那么多電路板，電路板上電容的擺放位置，你放對了嗎？
#01
我們先來看一組PCB圖吧：
此圖中，不同之處是，電源正極進來后，先過大電容還是小電容。
正確的接法是：先過大電容，再過小電容。
左圖正確。
#02
再來看一組PCB圖：
此圖中，左圖與右圖的不同之處是，左圖先過大電容，再過小電容，右圖是先過大電容，再過電源芯片，在電源芯片旁邊接了一個小電容。
正確的接法是左圖。
一般場合，哪種接法也可以，高精度應用場合，為了最大限度降低電源的噪聲，最好就要按照上面所述正確的方法來連接，濾波效果最好。
*本文系網絡轉載，版權歸原作者所有，如有侵權請聯系刪除
展開 干貨｜怎樣維修無圖紙電路板？
這樣你不必使用代換法，不必拆下電路板上的芯片就可以判斷運算放大器的好壞了。
五、萬用表測試SMT元件的一個小竅門
有些貼片元件非常細小，用普通萬用表表筆測試檢修時很不方便，一是容易造成短路，二是對涂有絕緣涂層的電路板不便接觸到元件管腳的金屬部分。這里告訴大家一個簡便方法，會給檢測帶來不少方便。
取兩枚最小號的縫衣針，（深度工控維修技術專欄）將之與萬用表筆靠緊，然后取一根多股電纜里的細銅線，用細銅線將表筆和縫衣針綁在一起，再用焊錫焊牢。
這樣用帶有細小針尖的表筆去測那些SMT元件的時候就再無短路之虞，而且針尖可以刺破絕緣涂層，直搗關鍵部位，再也不必費神去刮那些膜膜了。
六、電路板公共電源短路故障的檢修方法
電路板維修中，如果碰到公共電源短路的故障往往頭大，因為很多器件都共用同一電源，每一個用此電源的器件都有短路的嫌疑。
如果板上元件不多，采用“鋤大地”的方式終歸可以找到短路點，如果元件太多，“鋤大地”能不能鋤到狀況就要靠運氣了。
在此推薦一比較管用的方法，采用此法，事半功倍，往往能很快找到故障點。
要有一個電壓電流皆可調的電源，電壓0-30V，電流0-3A，此電源不貴，300元左右。
將開路電壓調到器件電源電壓水平，先將電流調至最小，將此電壓加在電路的電源電壓點如74系列芯片的5V和0V端，視乎短路程度，慢慢將電流增大，用手摸器件，當摸到某個器件發熱明顯，這個往往就是損壞的元件，可將之取下進一步測量確認。
展開 什么是芯片？芯片與集成電路的聯系與區別
什么是芯片？
芯片，又稱微電路（microcircuit）、微芯片（microchip）、集成電路（英語：integrated circuit, IC）。是指內含集成電路的硅片，體積很小，常常是計算機或其他電子設備的一部分。
芯片一般是指集成電路的載體，也是集成電路經過設計、制造、封裝、測試后的結果，通常是一個可以立即使用的獨立的整體。“芯片”和“集成電路”這兩個詞經常混著使用，比如在大家平常討論話題中，集成電路設計和芯片設計說的是一個意思，芯片行業、集成電路行業、IC行業往往也是一個意思。實際上，這兩個詞有聯系，也有區別。
集成電路實體往往要以芯片的形式存在，因為狹義的集成電路，是強調電路本身，比如簡單到只有五個元件連接在一起形成的相移振蕩器，當它還在圖紙上呈現的時候，我們也可以叫它集成電路，當我們要拿這個小集成電路來應用的時候，那它必須以獨立的一塊實物，或者嵌入到更大的集成電路中，依托芯片來發揮他的作用；集成電路更著重電路的設計和布局布線，芯片更強調電路的集成、生產和封裝。而廣義的集成電路，當涉及到行業（區別于其他行業）時，也可以包含芯片相關的各種含義。
芯片與集成電路的聯系與區別
芯片也有它獨特的地方，廣義上，只要是使用微細加工手段制造出來的半導體片子，都可以叫做芯片，里面并不一定有電路。比如半導體光源芯片；比如機械芯片，如MEMS陀螺儀；或者生物芯片如DNA芯片。在通訊與信息技術中，當把范圍局限到硅集成電路時，芯片和集成電路的交集就是在“硅晶片上的電路”上。芯片組，則是一系列相互關聯的芯片組合，它們相互依賴，組合在一起能發揮更大的作用，比如計算機里面的處理器和南北橋芯片組，手機里面的射頻、基帶和電源管理芯片組。
現在，市面上的芯片大多數指的是內含集成電路的硅片，體積很小，常常是計算機或其他電子設備的一部分。而芯片組，是一系列相互關聯的芯片組合。
展開 Ansys 案例研究 | 電路板的模態分析
它用于確定電路板的固有頻率和振型，從而預測其在動態載荷下是否會發生共振，導致焊點失效、元件開裂或信號異常。本次將使用一塊電路板的模型來演示電路板的自然頻率/模態的提取過程，通過這一標準流程，可以明確識別出板上的脆弱區域，并為優化布局、增加剛度或規避外部激勵頻率提供定量的工程依據。
分析目標
本案例旨在通過規范的有限元分析流程，對一塊航空電子設備電路盒進行模態仿真，達成以下具體工程目標：
獲取動態特性參數：精確提取該 PCB 在既定約束條件下的前6階固有頻率（Natural Frequencies）及其對應的振型（Mode Shapes）。
識別共振風險：通過模態結果，明確 PCB 的敏感頻率區間，為評估其與外部環境振動（如風扇、發動機激勵）發生共振的可能性提供直接依據。
定位機械薄弱點：可視化分析各階振型，識別在振動中位移最大或應變能集中的區域（通常為大型器件、板邊或懸空部位），這些位置是潛在的焊點疲勞與元件損壞風險點。
建立優化基準：為后續的設計改進（如增加支撐、改變固定點、調整布局）提供可量化的對比基準，目標是提升 PCB 的首階固有頻率，避開關鍵激勵頻帶。
分析步驟
1.打開 Ansys Workbench, 創建一個 "模態分析"系統
2.定義材料屬性，包括碳化硅、PVC 等
3.導入航空電子設備電路盒的幾何圖形，如下圖所示
帶有航空電子設備外殼的電子電路板
4.將材料分配到幾何體上（默認材質為結構鋼）。
展開 電路板元器件基礎知識大全
電路板是電子元器件的支撐體。主要由焊盤、過孔、安裝孔、導線、元器件、接插件、填充、電氣邊界等組成，電路板使電路迷你化、直觀化，對于固定電路的批量生產和優化用電器布局起重要作用。
電路板(Printed Circuit Board，簡稱PCB)，又稱線路板、PCB板、鋁基板、高頻板、超薄線路板、超薄電路板、印刷(銅刻蝕技術)電路板等，是重要的電子部件，是電子元件的支撐體，是電子元器件線路連接的提供者。
傳統的電路板，采用印刷蝕刻阻劑的工法，做出電路的線路及圖面，因此被稱為印刷電路板或印刷線路板。由于電子產品不斷微小化跟精細化，目前大多數的電路板都是采用貼附蝕刻阻劑(壓膜或涂布)，經過曝光顯影后，再以蝕刻做出電路板。選購米思米電路板https://www.misumi.com.cn/seojingtai/dianluban.html
電路板中包含哪些元件：
1.電阻
電阻器不僅是PCB中使用的基本元件，也是一些最簡單易懂的元件。電阻器的功能是通過以熱量的形式主動耗散或分散功率來減少流過PCB的電流。電阻器由多種材料制成，有幾種不同的類型。
2.電容器
除了電阻器，電容器是印刷電路板上的另一個典型組件。在大多數情況下，電阻器的數量超過它們。它們的功能是暫時保持電子電荷，并在電路的任何部分需要電源時釋放電荷。
3.電感
電感器是電路板無源線性元件的三個成員之一，另外兩個是電容器和電阻器，電感器也主要用于在其中儲存能量，但它們通過產生磁場來儲存能量，而電容器用于儲存能量能量是通過使用靜電獲得的。
4.電位器
電位器基本上是簡單電阻器的高級形式。簡單的電阻器具有固定的電阻值。但是，可以根據需要更改電位器的電阻值。
展開 
線束的半終結者-FPC（柔性電路板）
1
FPC（柔性電路板）介紹
柔性電路板（FPC，Flexible Printed Circuit）是以柔性覆銅板為基材制成的一種電路
板，作為信號傳輸的媒介應用于電子產品的連接，具備配線組裝密度高、彎折性好、輕量
化、工藝靈活等特點。
FPC
一般可分為單層
FPC
、雙層
FPC
、多層
FPC
和軟硬結合版。
圖 1：柔性電路板 FPC 的特點
表 1：FPC 分類
類別
介紹
單層 FPC
具有一層化學蝕刻出的導電圖形，在柔性絕緣基材面上的導電圖形層為壓延銅箔
雙層 FPC
在絕緣基膜的兩面各有一層蝕刻制成的導電圖形，增加了單位面積布線密度
多層 FPC
將 3 層或更多層的單面或雙面柔性電路層壓在一起，通過鉆孔、電鍍形成金屬化
孔，在不同層間形成導電通路。優點是基材薄膜重量輕并有優良的電氣特性，如低
的介電常數。
展開 案例59-印刷電路板的熱結構分析
該示例問題演示了如何使用獨立于網格的增強單元來執行印刷電路板（PCB）的熱結構分析。
重點介紹了以下特性和功能：
• 使用離散和涂抹的加固單元進行建模。
• 熱分析后進行下游結構分析。
介紹
印刷電路板（PCB）在電子設備和其他相關應用中無處不在。一般來說，PCB是由多層層壓材料和多層樹脂粘合而成的。這些層嵌入有導電金屬部件和垂直穿過這些層的金屬通孔。
在有限元分析（FEA）中，將PCB中的主體和跡線建模為單元通常使用具有耦合或接觸的實體、殼和梁單元。然而，由于PCB的每個樹脂層中所涉及的嵌入體數量巨大，該方法通常是困難和耗時的
網格獨立增強單元技術通過使用MESH200單元定義嵌入區域的拓撲并無縫創建嵌入增強單元，為PCB建模和網格化提供了更好的選擇。不涉及復雜的接觸建模、耦合或困難的網格劃分技術。
問題描述：
分析分為兩部分：
步驟1. 求解熱邊界條件引起的熱分析。
步驟2. 解決熱載荷引起的下游結構分析。
由于運行載荷而在一些嵌入式金屬跡線上產生的熱量會導致整個PCB的溫度梯度。梯度會導致PCB在操作期間變形，并引起熱應力和應變。
建模
用于穩態熱分析的模型使用ANSYS Mechanical創建，生成初始網格的單元：
• 表示小銅通孔的線體用LINK33劃分網格。
• 代表樹脂中嵌入銅和較大通孔的其他表面體用SHELL131劃分。
• 使用SOLID70對層壓板和樹脂實體進行網格化。SOLID70單元進行了修改（EMODIF），以創建SOLID278單元，以支持增強單元的生成。
每個固體層壓板和樹脂體在內表面處彼此默認接合接觸，從而形成六個接合接觸對。
展開 穩態熱分析-電路板
[Femap & Nastran培訓教程]穩態熱分析-電路板.part2.rar
[Femap & Nastran培訓教程]穩態熱分析-電路板.part1.rar
電路板電壓不穩原因分析
電路板電壓不穩原因分析
導致電路板故障的原因中，有一個重要因素就是供給電路板的工作電壓不穩定而導致的。
哪些情況會出現電壓不穩？從事設備維護的人員可以根據剖析的原因制定相關的措施，從而可以避免或減少由電壓不穩導致的電路板故障。
電壓不穩的因素一般來說由以下幾種情況，電網供電電壓不穩定因素，這種情況是輸電網的輸電線路過長，在傳輸過程中損耗較大，而電網中的補償電容器容量減小，沒有及時更換的情況下，就會出現電壓時高時低、電壓波動的情況出現。對于這種情況，只需要更換好的補償電容器，就可以解決了。
大型用電器沒采用專用的變壓器，且未采取相應的措施造成電壓不穩定的因素。
如果在輸電線路上，大型重負載的用電器（例如大型電機、起重設備等）過多，在沒有加裝降壓啟動保護的狀況下，頻繁啟動，剛啟動時由于啟動電流大，會將電網的電壓瞬間拉低，啟動正常后電壓又會回升原先的電壓值，從而造成電壓時高時低的情況。
對于這種情況，就要給用電器加上降壓啟動裝置（通常是增加軟啟動器或變頻器），使其啟動時不會將電網電壓拉低就可以將此問題解決了。
在輸入電源電路中防干擾保護電路做的不完善，干擾脈沖混進輸入電源電路中，出現電壓不穩定的情況。
這種情況一般是設計時設計人員為了降低成本或考慮不周詳，防干擾電路做的不好，使得一些干擾源伴隨著輸入電源輸進電路板https://www.misumi.com.cn/seojingtai/dianluban.html
使供給電路板的電壓時高時低，導致電路板故障。此種情況，只要在輸入電路中加入抗干擾電路元件，即可避免由于干擾而引起的電壓時高時低的情況。
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