4步教会你使用Sherlock的ICT测试模块对电路板进行过应力仿真
以下文章来源于上海安世亚太 ，作者李桂花
ICT技术已经是现代电子企业常用的测试技术，使用ANSYS Sherlock软件进行ICT测试，评估由于过应力导致的风险组件，并根据结果提出改进措施。
随着微电子技术和电子组装技术的发展，PCBA（Printed Circuit Board Assembly，印刷电路板组件）布局和组装呈现出复杂化的趋势。PCB中的器件尺寸微型化、引脚间距紧凑化都使得 PCBA在极大程度上增大了产品失效的可能性。
它使用一系列测试探针和测试夹具，在一个电路板的一面或两面来测试制造过程中的电气连接。每个测试探针施加一个力在一个特定的电路板位置，称为测试点，由设计确定。在测试过程中，所有这些测试点力的联合作用使电路板产生弯曲，如果应力值足够高，焊点可能会失效，PCB板上的元件也将产生超过允许范围的应力。
图1 ICT测试仪
图2 电路板常见的失效模式：陶瓷电容器的弯曲开裂、垫坑
为了提前避免失误和发现问题，在生产过程中需要对ICT步骤进行应力应变测量并监控，以确定产品应力应变处于允许范围内。如果测量值超过了电路板允许的应力应变水平的最大值，将对电路板进行重新布局设计或者调整夹具设计，或者按要求改变流程，使得应力应变数值回到允许范围之内。
02ANSYS Sherlock
第一步
进入PCB的layer层，定义电路板测试的约束条件。如固定孔约束、支撑约束等，约束条件可以复制也可以通过文件导入。
图3 增加测试约束条件
图4 约束条件可以复制
第二步
增加ICT测试点，并定义测试点载荷（力或者位移）。简单的测试点可以根据坐标系手动一个一个加入，如果测试点非常多，可以通过文件导入的形式输入。
图5 手动增加单个测试点
图6 复杂测试点可通过文本文件导入
第三步
求解并查看结果，评估由于过应力导致的风险组件。
图7 电路板三维位移和应变结果
图8 电路板危险组件按照分数不同颜色显示
第四步
在上述分析结果基础上，提出改进措施。例如，通过改变测试点位置，减少测试点载荷/位移，增加或移动板支撑，填充灌封胶等方法在Sherlock软件里对电路板设计进行快速迭代设计，以期达到产品测试合格的目标。
例如在下图中，软件分别通过移动高风险区域的组件U27到合适的位置（10年内失效率大于20%）、增加约束条件（10年内失效率约为5%，达到设计目标）、填充灌封胶（失效率非常低，达到设计目标）的方法来降低产品的失效率。
图9 初始产品设计的失效率（2年内达到5%）
图 10 移动组件U27到合适的位置、增加约束条件、
填充灌封胶降低失效率
03应用扩展
除了ICT测试过程外，类似活动包括四点弯曲测试、电路板子卡或连接器插入过程、分板过程、散热器连接、对电路板的不适当支撑等都会引起电路板过应力失效，这些也可以通过Sherlock的ICT测试模块进行仿真。
图11 四点弯曲试验及ICT实现
图 12 直插连接器对电路板影响及ICT实现
