基于PCB Reinforcement方法的PCB翘曲仿真实践
发布时间:2022-03-29

一、方法简介


  • 增强材料(Reinforced materials)广泛应用于民用建筑、飞机结构、汽车、先进的运动设备和医疗设备。增强材料常以 fiber or cable的形式出现,如钢筋混凝土中的钢筋,轮胎中的尼龙股,以及各种复合材料中的碳纤维。
  • Ansys有专门的纤维单元,以共节点的方式嵌入在基体中,有两种方法可用:

1.Discrete Reinforcement:
在这种方法中,每个增强此材料分别建模为一个只有单轴刚度的梁。它可以有不均匀的材料、截面面积或任意方向。

2.Smear Reinforcement:
在这种方法中,具有相同材料、取向和横截面面积的一层纤维被视为具有单向刚度或平面应力状态的均质增强膜。


  • PCB板内trace层是平面应力的情况,满足第二种方法,因此smear reinforcement 方法被采用。
  • 基体(matrix)单元可以是固体单元或壳体。
  • 对于固体单元,板的每一层都明确地建模,因为每一层的介电材料可能不同
  • 对于壳体单元,定义多层截面来表示每一层的介电材料。


二、操作流程


三、Sherlock 工作流程


Generating Traces in Sherlock



Exporting Traces



Exporting PCB Model




四、Workbench 工作流程


创建 PCB 和 Components 




输入 Trace CAD Model

  • 将从Sherlock导出的trace导入到一个新的mechanical组件中


  • 将PCB和Trace的模型组件连接到一个单独的模块(Mesh Assembly)


五、Mechanical 工作流程

Reinforcement 设置

  • 对每个trace定义厚度,并设置为Reinforcement
  • 设置 ‘Homogeneous Membrane’为 ‘Yes’.


材料设置(Layered Section – Shell PCB)

  • 对于shell PCB,插入layered section,定义每层材料及厚度


网格划分


边界条件定义


六、仿真结果

Warpage Analysis During Solder Reflow (Deformation Results)