一种基于可靠性分析的PCB寿命分析方法技术

本发明专利技术公开了一种基于可靠性分析的PCB寿命分析方法，包括根据电路板卡的预期使用环境和设计信息，获取电路板卡的主要故障；基于电路板卡设计文件构建CAD仿真模型；获取电路板卡的固有频率，根据固有频率在不同工况下对CAD仿真模型进行谐波振动测试和随机振动测试，获取故障数据；进行热分析，获取电路板卡在预期生命周期内不同模拟工况下的失效数据；进行焊点疲劳分析与电镀穿孔疲劳分析，获取电路板卡的焊点疲劳失效数据和电镀穿孔疲劳失效数据；根据电路板卡的故障信息向量、故障数据、失效数据、焊点疲劳失效数据以及电镀穿孔疲劳失效数据获取电路板卡的预期寿命。提高了电路板卡故障诊断的准确度，降低电路板卡使用过程中故障频率。中故障频率。中故障频率。

【技术实现步骤摘要】
一种基于可靠性分析的PCB寿命分析方法


[0001]本专利技术涉及故障诊断领域，尤其涉及一种基于可靠性分析的PCB寿命分析方法。

技术介绍

[0002]机车板卡失效的主要原因，通常是由于在热循环加载的环境下，芯片与基板材料的热膨胀系数不匹配，导致焊层产生周期性应力以及应变，从而导致连接层萌生裂纹，裂纹在连续的应力应变下扩展，最终导致焊层连接失效，信号无法传递。目前，对于功率模块芯片连接层的可靠性的分析，总的来说，主要采用两种方法：一种是应用断裂力学为基础，将裂纹的扩展速率通过合理的力学参量来描述；另外一种是描述低周疲劳的Coffin
‑
Manson经验方程(即COFFIN
‑
MANSON方程)。功率模块的焊层的几何形状比如焊层的面积以及厚度会影响热加载条件下的疲劳失效行为，该失效行为会因为Coffin
‑
Manson经验方程描述的热循环加载条件产生的交变应变范围导致的失效而有差别，对于功率模块的可靠性的评估，可以对焊锡层的裂纹的扩展过程进行研究，通过计算裂纹扩展率，从而可以准确计算出焊层的热本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于可靠性分析的PCB寿命分析方法，其特征在于，包括，步骤一、根据电路板卡的预期使用环境和设计信息，通过现场试验获取电路板卡的主要故障数据，基于应力损伤模型获取主要故障数据的故障信息向量，故障信息向量包括故障模式、故障位置、故障机理以及故障时间；步骤二、基于电路板卡设计文件构建CAD仿真模型，设置电路板卡的元件属性，将CAD仿真模型的参数进行初始化，对CAD仿真模型进行网格划分，根据电路板卡的实际工作环境设计模拟工况；步骤三、获取电路板卡的固有频率，根据固有频率在不同模拟工况下对CAD仿真模型进行谐波振动测试和随机振动测试，分别获得电路板卡的生命周期预测结果，根据生命周期预测结果获取故障数据，故障数据包括元器件、故障位置、故障机理；步骤四、对CAD仿真模型进行单一模拟工况热分析和叠加模拟工况热分析，获取电路板卡在预期生命周期内不同模拟工况下的失效数据，失效数据包括元器件、预期生命周期、失效率；步骤五、对CAD仿真模型进行焊点疲劳分析，获取电路板卡的焊点疲劳失效数据，焊点疲劳失效数据包括电路板卡的焊点疲劳生命预测曲线和焊点疲劳失效分布图，根据焊点疲劳生命预测曲线获取电路板卡的焊点疲劳预期寿命，对CAD仿真模型进行电镀穿孔疲劳分析，获取电路板卡的电镀穿孔疲劳失效数据，电镀穿孔疲劳失效数据包括电路板卡的电镀穿孔疲劳生命预测曲线和镀通孔失效率，根据电镀穿孔疲劳生命预测曲线获取电路板卡的电镀穿孔疲劳寿命；步骤六、根据电路板卡的故障信息向量、故障数据、失效数据、焊点疲劳失效数据以及电镀穿孔疲劳失效数据获取电路板卡在不同使用条件下的预期寿命。2.根据权利要求1所述的一种基于可靠性分析的PCB寿命分析方法，其特征在于，所述获取故障信息向量的故障时间包括当电路板卡的产品结构参数、材料参数、工艺参数、应力量值在预期使用环境中产生随机波动时，根据Monte Carlo仿真方法对预期使用环境和设计信息的产品结构参数、材料参数、工艺参数、应力量值进行离散和随机抽样，分别在产品结构参数、材料参数、工艺参数、应力量值的波动范围内随机组合不得低于1000次的仿真，将仿真结果输入至应力损伤模型获取故障时间分布。3.根据权利要求1所述的一种基于可靠性分析的PCB寿命分析方法，其特征在于，所述获取电路板卡的固有频率包括，S1.根据电路板卡的结构构建电路板卡的有限元仿真模型；S2.通过所述仿真模型计算电路板卡各阶次模态的振型和固有频率。4.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘鹏，狄毅莹，王泽众，张云鹏，刘俊华，汤润州，
申请(专利权)人：中车大连电力牵引研发中心有限公司，
类型：发明
国别省市：