ANSYS převzal DfR Solutions

Firma ANSYS [1], známý globální dodavatel simulačních nástrojů pro technické aplikace, převzala významnou americkou společnost z oblasti analýz spolehlivosti elektroniky – DfR Solution (Design for Reliablity Solutions) [2].

Firma DfR Solutions je uznávaným expertem v aplikování fyziky selhání na elektrická a elektronická zařízení. Ve světě zaujímá vedoucí postavení ve výzkumu a konzultační činnosti v oborech kvality, spolehlivosti a životnosti produktů elektronického průmyslu. Jejím stěžejním produktem je program Sherlock Automated Design Analysis zaměřený na odhad spolehlivosti elektronických komponentů i celků.

Sherlock umožňuje simulovat chování desek plošných spojů a elektronických sestav ve skutečných provozních podmínkách. Výsledkem je prognóza spolehlivosti výrobku. Protože simulace může probíhat v kterékoli fázi návrhu desky i sestavy, je možné návrh podle potřeby upravit ještě na jeho začátku. Úpravy provedené v návrhu desky a výrobních procesech jsou mnohonásobně levnější (nehledě na výraznou úsporu času), než kdyby měly být realizovány až na základě výsledků skutečného testování prototypu výrobku.

K analýze využívá Sherlock tzv. fyziku selhání (Physics of Failure – PoF [3]), která umožňuje provádět komplexní analýzy jak desek, tak i použitých součástek. Analýza založená na fyzice selhání využívá známých skutečností o selhání produktu i praktických zkušeností ke stanovení předpokládané spolehlivosti. Mezi hlavní možnosti analýz programu patří 3D FEA (Finite Element Analysis) modelování, analýza únavy prokoveného otvoru DPS, vibrační a šoková analýza, analýza pájeného spoje, analýza vlivu teplotních cyklů, analýza vodivých anodických vláken (CAF) materiálu desky plošných spojů a analýza vlivu teploty na mechanické namáhání částí desky.

Analýza únavy prokoveného otvoru (PTH) umožňuje zjistit životnost každého prokoveného otvoru na desce plošných spojů v závislosti na teplotních poměrech, materiálu desky a kvalitě prokovení otvoru. Analýza vodivých anodických vláken může pomoci odhalit možné problémy, které vznikají v materiálu desky mezi prokovenými otvory v podobě nežádoucích vodivých cest.

Zajímavá je i analýza spolehlivosti pájených spojů během teplotních cyklů. Ty jsou během změn teplot vystaveny vysokému pnutí uvnitř spoje, což ovlivňuje jeho životnost. Sherlock je jediný softwarový nástroj, který dokáže tuto a další podobné záležitosti na desce plošných spojů řešit. Teplotně-mechanické analýzy, které program zvládá, umožňují obecně simulovat mechanické zatížení jednotlivých částí desky, součástek i pájených spojů v důsledku změn teploty. Schopnost řešit úlohy spojené s teplotou jsou v elektronice velmi důležité, protože teplota podstatným způsobem negativně ovlivňuje spolehlivost celého elektronického zařízení.

Program Sherlock se zaměřuje na součástky použité v navržené desce plošných spojů i na desky samotné, když bere v úvahu praktické provedení desky plošných spojů, pájených spojů, vibrace, teplotu atd. Tím se ovšem liší od jiných známých metod odhadu spolehlivosti elektronických obvodů – ty vychází z dat schematického zapojení (použité součástky a jejich elektrické zatížení), přičemž se řídí jedním ze standardů pro odhad spolehlivosti, např. MIL-217F2. Obě metody se pochopitelně vzájemně doplňují – zatímco odhad spolehlivosti založený na použitých součástkách a jejich zatížení dává přehled o možných problémech ještě před započetím návrhu desky plošných spojů, automatizovaná analýza, kterou provádí Sherlock, napoví o možných problémech jak na navržené desce, tak na mechanickém provedení celé konstrukce elektronického zařízení.

Sherlock se nyní dostává do platformy simulačních nástrojů firmy ANSYS a lze tak očekávat jeho přímou návaznost na některé z nich. Cílem převzetí společnosti DfR Solutions je sjednocení simulačních programů potřebných pro analýzy během ranného stadia vývoje elektronických zařízení. Pro firmu DfR Solutions je to příležitost k nalezení cesty k většímu počtu uživatelů programu Sherlock, pro společnost ANSYS potom perspektiva rozšíření nabídky jejího portfolia.