Proč simulovat termomechanické namáhání DPS

Vysoké teploty na desce plošných spojů mohou způsobovat spousty nepříjemných problémů, které se projevují sníženou spolehlivostí či úplnou ztrátou funkčnosti součástek i obvodů. Elektromigrace, koroze nebo termomechanické namáhání montážních sestav jsou typickými příklady jevů, které jsou příčinami poruch. Zde vyvstává otázka, zda mohou návrháři DPS tyto nežádoucí jevy potlačit.

Pro odstranění těchto nedostatků a předcházení jim lze již během samotného návrhu využívat nejrůznějších simulací. V portfoliu programů nabízejících dílčí nebo i komplexnější řešení pro minimalizaci problémů spojených s konstrukčním uspořádáním desek plošných spojů je nemalý výběr. Ať už se jedná o rychlé integrované nástavby návrhových programů, nebo o precizní systémy zabývající se propojením výsledků napříč všemi fyzikálními obory, mezi něž patří právě ANSYS. Právě produkty z rodiny ANSYS dovolují detailně simulovat i ty nejnáročnější aplikace, jako jsou integrované obvody typu FC-BGA osazené na desce plošných spojů, včetně případů, kdy je aplikována výplň pod součástkami (underfill).

I při použití různých simulačních nástrojů by měl postup kompletní analýzy probíhat vždy podobným způsobem. Prvním krokem je import a verifikace veškerých ECAD a MCAD podkladů. Pouze v případě správně materiálově a geometricky definovaného systému se může docílit věrohodných a dostatečně přesných výsledků. Elektrickou analýzou tak zjistíme Jouleovy ztráty využité pro výpočet teplotní simulace. Avšak při oteplení materiálu se mění jeho vlastnosti, proto je vhodné opakovat elektrickou a teplotní analýzu, dokud nejsou výsledky ze simulací neměnné. Moderní simulační systémy s tímto úskalím počítají a umožňují uživateli dopočítat se ustáleného stavu bez složitého opakovaného nastavování výpočtů. Výsledky z teplotní analýzy se použijí jako vstupy do mechanické simulace. Pouze komplexní simulací návrhář podchytí všechny nedokonalosti způsobené termomechanickým namáháním. Přitom je třeba si uvědomit, že správně řešenými simulacemi lze docílit nemalé úspory jak ve fázi výroby, tak následně i fungování DPS resp. elektronických systémů v provozu.

Problematikou simulací v této oblasti se bude zabývat odborná konference pořádaná společností SVS FEM s. r. o. (člen IMAPS), která je ANSYS Elite Channel Partner pro ČR a SR. Letošní již 26. ročník konference se uskuteční ve dnech 6.−8. června 2018 v Novém Smokovci na Slovensku. Více informací naleznete na stránkách aum.svsfem.cz nebo na stránkách IMAPS (www.imaps.cz), pozvánku pak přímo na https://aum.svsfem.cz/cs/pozvanka/.