自動化設計分析
Ansys Sherlock自動化設計分析軟體是唯一基於可靠性物理/失效物理（PoF）的電子設計軟體，可在設計的早期階段為組件、電路板和系統級別的電子硬體提供快速準確的壽命預測。Sherlock使設計師能夠模擬現實環境並準確地對印刷電路板（PCB）和組件建模，以預測由熱、機構、沖擊和振動條件引起的焊料疲勞，從而顯著改善電子設計。產品開發成本的大約73％花費在測試、修復等重複的工作流程上。Sherlock在最早的設計階段就可以提供快速、準確的可靠性預測，並針對特定的材料、組件、管芯、PCB、球柵陣列（BGA）堆疊和特定的使用條件進行客製。利用包含超過500,000個零件的資料庫，Sherlock減少了有限元分析（FEA）建模時間，並在原型製作之前提供觀點。這有助於大幅降低測試失敗和設計缺陷，加快產品鑑定速度，並引入突破性技術 。
在預處理過程中，Sherlock可在數分鐘內將電子計算機輔助設計（ECAD）和機械計算機輔助工程（MCAE）數據自動轉換為3D有限元模型。後期處理過程中，Sherlock使熱衰減值自動化，並與熱與結構分析同時並行，從而使分析可以在幾分鐘而不是幾週內完成。Sherlock在硬體設計過程中與現有的模擬工作流程無縫整合，在早期設計階段實施時最有價值。
通過直接將模擬、材料和製造成本連結，Sherlock使Ansys SIwave、Ansys Icepak和Ansys Mechanical用戶具備更高效率。此外，Sherlock的鎖定IP模型可以保護供應鏈中的知識產權。使用鎖定IP模型，您可以在設計供應商和設計用戶之間轉移設計，同時保留PCB設計細節。PCB設計的預期用途不會通過環境條件或可靠性要求被揭示。該工具使兩個實體可以在系統上一起工作，並且在可靠性計算中內置了一層信任 。
Sherlock使用獨特的三相過程（包括數據輸入、分析、報告和建議）簡化並改善了可靠性預測。憑藉其可觀的零件與材料庫，Sherlock可以自動識別您的文件並導入零件清單，然後通過以下方式在幾分鐘內為您的電路板建立FEA模型：
- 自動解析標準EDA文件（示意圖、佈局與零件清單）
- 使用嵌入式庫（零件、封裝、材料、焊料與層壓板）
- 建立box-level有限元分析模型
Sherlock會進行整體分析，這對於開發可靠的電子產品至關重要。它使設計人員能夠模擬產品生命週期中可能遇到的每種環境、失效機制和組裝方式。評估選項包括：
- 熱循環
- 彎曲
- 機械衝擊
- 積體電路/半導體耗損失效
- 自然頻率
- 熱衰減
- 諧波振動
- 導電陽極絲（CAF）認證
- 隨機振動
- 高保真PCB建模
功能
考量物理失效
失效物理（PoF）或可靠性物理應用退化算法來描述物理、化學、機械、熱或電機如何隨時間下降並最終導致失效。此特定術語源於試圖更好地預測早期電子部件和系統的可靠性的嘗試。但是，PoF的概念在許多結構領域都很普遍，利用PoF和可靠性物理技術，Sherlock可以準確預測下一代組件的失效行為，包括：
- 矽晶體管
- 發光二極管
- 絲焊
- 電解電容器
- 焊接凸塊
- 電鍍穿孔
- 晶圓連接
- 焊點
加速設計分析
電氣和機械工程師可以從項目開始就使用Sherlock進行可靠性設計。團隊使用Sherlock來整合設計規則、最佳應用和失效物理（PoF），應用如下：
- 電子組件的3D模型以進行早期分析
- 軌跡建模
- 有限元模擬的後處理，以識別關鍵組件並預測失效時間
- 以前無法實現的可靠性預測
Sherlock同時加速量化設計可靠度，包括：
- 平均失效間隔時間(MTBF)
- 設計失效模式與影響分析(DFMEA)
- 熱衰減
- PCB建模與模擬：
》疊層：Sherlock可以識別材料特性並精確選擇玻璃或纖維。
》高保真PCB：Sherlock可以識別PCB基板材料中的網狀銅特徵，以識別潛在風險。
》PCB網格劃分：Sherlock可以識別完整模型的均質機械性能以及分層模型中每一層的均質機械性能。
》導線建模：Sherlock可藉由添加通孔導線選擇組件，並以3D形式查看建構完成的虛擬PCB。
》自動導入ECAD數據，生成3D模型並指定屬性給對應模型。
》同時應用多種環境條件來測試特定參數。
》自動調整材料、堆疊和生命週期事件（熱、衝擊和振動）。
》使用經過驗證的模型對所有零件進行可靠度分析的FEA計算。
》近乎即時生成自定義報告（每個PCB最多100頁以上），以及數據集和圖像導出功能。
降低製造風險
為了最大化利用可製造性設計（DfM）和可靠性設計（DfR）降低風險，Sherlock將評估下列關鍵組件：
- 焊點可靠性。以確保產品在給定的條件下在指定的時間內運行，而不會超過定義的失效等級。
- 電鍍穿孔疲勞分析。通過使用計算機建模和溫度分佈圖取代人工介入，從而獲得精準的有限元測試結果。
- 在衝擊和振動測試過程中進行應變量測，收集數據以預測失效機率、失效的根本原因和失效事件。
- 選擇材料使塑料的性能符合設計和功能要求。
- 執行供應商分析。以建立可以持續提供優質產品和服務而不會中斷的合作夥伴關係。
- 組裝後處理操作評估。以確定生產後可提高效率的流程或領域。
- 半導體損耗。允許製造商遵循SAE ARP 6338方法評估和預測IC失效。
加速測試流程
Sherlock減少了所需的物理測試次數，並提高原型在第一輪測試合格的機會。工程師可以直接在電子產品中設計可靠性，從而使他們能夠：
- 構建和測試虛擬產品
- 評估設計方案
- 近乎即時修改設計
- 獲得特定項目的見解
- 快速運行機械模擬
- 使可靠性目標達到指標標準和要求
- 確定測試機會
導入Sherlck為測試計劃之一，能顯著減少每次認證測試反覆的時間和費用，包括：
- 溫度循環–Sherlock不在傳統方法的參數範圍內應用和工作設計，而是模擬真實電路板情況並對其應用了溫度循環。確定失效組件及失效的數量和類型，從而更快且通常更低成本的方式在早期流程執行修正。
- 電鍍穿孔疲勞–Sherlock並不藉由人工觀測幾項PCB關鍵功能，而是以焊料疲勞輸入的溫度分佈圖為建模基礎，並使用板堆疊來計算機管體應力，從而獲得有限的測試結果和解決方案。
- 振動和衝擊–振動和衝擊測試的傳統機率方法無法確定實際的失效事件。Sherlock在機械衝擊和振動測試期間計算板應變，並使用該數據預測失效的可能性，以確定失效的根本原因和相應的失效事件。
- 導電陽極絲（CAF）–Sherlock直接從計算機鑽孔文件中收集鑽孔資訊，如位置和直徑數據；以鑽孔大小過濾，並精確識別出一對孔之間的損壞區域，以便進行重點分析。這種CAF自動化認證減少了故障數量，並確保了整個製造過程中產品的可靠性。
- 高加速壽命測試（HALT）和高加速應力篩選（HASS）–HALT和HASS是電子行業中用於設計驗證的出色工具。HALT可以洞悉設計裕度和缺陷；HASS與溫度循環/振動HALT工具結合，運行失效組合，目的在於縮短95％的持續時間。這應確保在HASS中僅有約5％的生命耗損，且有助於透過Sherlock失效物理模擬來確認。Sherlock還能協助測試或驗證工程師更改HASS不同視角的剖面圖，了解其對壽命耗損的影響。