1前言

PCB 現在廣泛應用于我們生活中，所以對于產品的可靠性有著越來越高的需求，針對該需求，需要引進仿真的方法來提高我們產品的質量，在設計初期通過仿真識別對應的問題，從而有針對性的處理。

在我們早期的技術文章中詳細闡述了如何通過 trace mapping 的功能（下一篇），快速實現對于復雜的芯片或者 PCB 模型的建模并且進行精準的仿真分析，本篇會在原有的基礎上進一步提供新的方法來實現更為精確的分析。

首先讓我們回顧一下之前有關于 PCB 可靠性的問題，PCB 由于在制造加工過程中和實際的使用過程中存在有溫變、切割、振動等不同的工況環境。如何保證在類似的環境中能夠快速分析解決相關的缺陷問題，這其中有兩項關鍵的因素分別是建模和材料參數。

其中建模由于 PCB 或者芯片的尺寸規格問題想要完全對這類產品在有限元中進行建模是非常困難的，所以在上一篇的文章中我們提供了 trace mapping 功能，該方法能夠便捷、高效對 PCB 進行結構建模，準確定義 PCB 各層的材料屬性，因此可以快速對復雜的 PCB 產品進行分析。

2Reinforcement

Trace mapping是基于金屬體積分數的映射功能來反應 PCB 中的疊層和 via 孔的材料信息，其結果只是反映在此基礎上對應模型結構的形變和應力，而當我們需要對缺陷位置詳細定位或者查看疊層詳細變形的時候這個功能就不能滿足我們的要求了，因此需要導入另一項功能。

對于適當建模的幾何體，Mechanical 提供了在結構內指定增強材料的選項Reinforcement。Mechanical 可以使用專門的增強元件對這些增強幾何體進行建模。這些增強元件通過共享節點與標準結構或熱但愿交互，提供額外的增強。如圖所示，Mechanical 為線體（離散增強材料）和面體（彌散增強材料）提供增強規范。每個指定為增強材料的線體基本上代表在空間中任意定向的增強纖維。每個指定為增強材料的表面體基本上代表一個增強層。該增強層可以是均質增強層，也可以是具有均勻間隔纖維的增強層。

3Sherlock

如何添加 Reinforcement，需要通過另一款 Ansys 的軟件 Sherlock 來配合使用，Sherlock 是一款基于失效物理模型對于 PCB 進行壽命預測分析的軟件，目前是全球少數的基于 POF 的自動化設計可靠性分析軟件。其原理是基于產品失效的實際物理過程，通過構建相應的數學模型，達到對于產品失效的定量化描述和評價的目的，進而輔助完成產品設計的優化、產品的可靠性增長和保障等的產品研發目的。

Sherlock 除了分析 PCB 的壽命之外還有一項特殊功能，它可以生成 PCB 每一層的疊層模型，將疊層輸出導入 Mechanical 模型中，在 Mechanical 中將疊層和via孔建模為增強元件，在 Workbench Mechanical 中打開導出的模型時，將根據 Sherlock 中的設置自動應用以下屬性：trace 模型的厚度、shell Reinforcement element，beam Reinforcement element 的通孔橫截面以及所有相應的材料屬性。流程圖如下所示：

將輸出的疊層與 PCB 模型結合，同時對于導入疊層模型設定 Reinforcement 單元，兩者結合之后就能獲取更為詳細的分析結果，在此基礎上我們可以更好的查看相關疊層的受力和變形情況，如圖所示：

4結論

結合 Sherlock 的疊層功能，配合 trace mapping 可以更好的對 PCB 模型進行精確建模，獲得更為詳細的結果。

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