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PCB开发中常用的有限元分析类型

电路板吊重

测试PCBA的强度

解决数学和/或基于科学的问题最重要的工具是科学方法。其要点是,为了制定解决问题的计划,你必须首先定义问题;包括可衡量的指标。由于许多问题的复杂性或程度,多次合并此策略将要求您采用“分而治之”方法。换句话说,可能有必要将问题空间分成更小的部分,每个部分必须单独处理,以提供整体或完整的答案。

最能体现这种划分方法的数学技术是有限元分析(FEA)。FEA允许将一个过程或系统分离成更小的部分,以便更精确地评估操作、结构等。FEA最常见的用途之一是跟踪或跟踪材料在结构中的变化,从而实现对应力或应变的精确结构分析。这种类型的分析也通常应用于pcba,以帮助您在合同制造商(CM)进行其他结构完整性测试之前进行材料选择。

让我们来看看其他类型的FEA分析是如何被利用来帮助PCBA开发的,首先要很好地理解这种技术的力量。

什么是有限元分析?

我们可以从下面的一般定义开始:

有限元分析(FEA)可以定义为一种评价的数学方法将其划分为更小的单元,并系统地确定单元的定义参数值的一种过程、系统或结构。FEA允许对过程或系统的内部操作或状态进行分布式评估。

有限元分析的优点是精度由单元的大小决定,由于该技术是通过计算机模拟执行的,因此单元的尺寸几乎可以小到所需的尺寸。然而,在结构的情况下,该技术的精度与用于表示实际结构的模型的精度成正比。

只要一个模型可以被量化地定义,有限元分析几乎可以被无限多的方式使用。对于PCBA开发,有一些常见的FEA分析实现或类型,将在下一节中讨论。

PCB有限元分析的类型

FEA对电路板的设计、制造、性能和可靠性的潜在应用是广泛的。这包括影响所选择的组件,电路将如何执行以及为PCB堆叠选择的材料。您可以发现,在构建板的过程中,FEA几乎在每个阶段都得到实现。

其中一些利用通常是由其他人完成的;例如研究和记录器件电压、电流和功率对温度或频率增量变化的响应性能。在设计过程中应执行的其他类型的FEA分析包括:

PCBA设计的有限元分析类型

  • 信号与电源完整性(SI/PI)分析

所有pcba的首要要求是按预期功能和操作。程度

你的董事会满足这一要求的主要因素是什么电源完整性

以及信号完整性.对于信号,使参数最大化是很重要的信噪比.它是

同样重要的是,组件不仅有足够的功率,而且有功率上的噪声

痕迹和地面被最小化。

  • 电磁兼容性和完整性(EMC/EMI)

如果你的董事会有的话射频设备那么很可能是电磁干扰或噪音问题。在大多数

在这种情况下,消除所有的噪声是不现实的。但是,是有可能实现的

为您的电路板部署的环境提供最佳的EM平衡。对于系统

多个pcba近距离接触,实现最佳的电磁平衡

兼容性(EMC)更是一个更重要的设计问题。

  • 热分析

也许,最常用的FEA分析类型是评估您的电路板如何响应

改变热条件。常见的分析是由于热分布高

电源组件或环境气候的波动有助于确定在哪里使用

热垫热通过或者设计一个好的热管理系统。

上面的列表并不详尽,因为零件制造商、CMs和测试组织都使用FEA分析。后者主要用于结构完整性分析,这可以防止需要更多的破坏性模式的测试。让我们看看需要什么工具来结合列出的FEA分析类型。

PCB设计的有限元分析工具类型

并非所有PCB设计包都具有执行SI/PI, EMC/EMI和热FEA分析的功能。事实上,您很难在一个软件平台中找到所有功能,如下所示。

有限元分析工具

SI /π(PSpice软件)

对于任何类型的信号分析,包括FEA分析,PSpice软件是行业标准。该工具允许您建模电子元件、电路、集成电路和电路板,以评估频率、温度或其他参数范围的信号响应。

信号振幅和相位与频率

SI有限元分析

EMC / EMI(清晰)

为了准确分析电磁参数,需要三维视角。的3D求解器清晰度(如下所示)提供了此功能。

清晰的三维核心分析

清晰度:EMC FEA分析

热分析(摄氏)

在电子产品中,处理过剩的热量是防止损坏和确保用户安全必须解决的最重要的问题之一。的摄氏度热求解器(如下所示)通过提供文本、图形和与Clarity合作的3d分析结果来迎接这一挑战。

摄氏热模拟

摄氏度:热有限元分析

Cadence 's提供了执行这些类型的FEA分析的能力PCB设计与分析软件平台。事实上,快板易于与其他先进工具集成,为您提供在制造之前设计和分析组件、设备、电路板和系统的能力。

如果您想了解更多Cadence如何为您提供解决方案,跟我们和我们的专家团队谈谈吧