[發明專利]面向電子產品可靠性物理綜合仿真分析的數據集成方法

在審

• 申請號: 201810558276.X
• 申請日: 2018-06-01
• 公開（公告）號: CN108920759A
• 公開（公告）日: 2018-11-30
• 發明（設計）人: 孫博;李豫;任羿;馮強;楊德真;王自力
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種面向電子產品可靠性物理綜合仿真分析的數據集成方法，主要包含以下7個步驟：

步驟1：根據電子產品情況收集其相關數據信息，包括PCB設計信息(包括PCB長度、PCB寬度、PCB厚度、通孔直徑、嵌入物尺寸)、材料信息(包括密度、泊松比、彈性模量、剪切模量、熔點、屈服強度、斷裂強度、熱膨脹系數、熱導率、比熱容、電阻率、導電率)、元器件信息(包括型號、器件類型、器件長度、器件寬度、器件高度、中心X坐標信息、中心Y坐標信息、封裝材料、重量、工作溫度)、使用條件信息(包括外界溫度、頻率、功率譜密度、任務時間)。

步驟2：根據收集的電子產品信息，建立電子產品的電路板CAD模型，并將其中的PCB設計信息、元器件信息分別存儲于數據庫。其中，需要根據所收集的信息，進行信息整理，明確關鍵信息，進而制定相關的數據字段表，包括板層數據字段表、元器件封裝數據字段表、焊點數據字段表，然后以可擴展標簽語言(XML)標準格式儲存為XML數據文件以實現后續模塊中的數據調用。其中，PropertyData property＝‘xxx’中的“xxx”為相應信息的屬性信息，如材料信息中的密度。其他相應的字段，可以根據實際情況填充相應的數值或者字符。

步驟3：根據電子產品的使用信息，建立壽命周期剖面或者載荷剖面，主要是明確產品在全壽命周期中經歷的各任務階段時間及對應的環境條件，同樣以XML格式表示其數據字段，保證產品建模數據的統一管理。其中，PropertyData property＝‘xxx’中的“xxx”為相應信息的屬性信息，如使用信息中的任務時間。其他相應的字段，可以根據實際情況填充相應的數值或者字符。

步驟4：基于電路板CAD模型，應用計算流體力學程序對其進行熱分析計算。其中熱分析計算的執行需要依托于三個部分，即數據接口組件、計算流體力學程序及顯示控件。通過數據接口組件，將電路板CAD模型、熱分析條件信息讀取到計算流體力學程序中，進行電路板的熱仿真計算，并生成XML結果文件，最后通過數據接口組件讀取熱仿真分析結果，將分析結果通過顯示控件顯示。

該數據讀取方法首先從權利要求書中的步驟2-3中獲取產品建模數據、壽命剖面及載荷數據。在數據輸入接口組件讀取產品建模數據時，首先讀取產品大類節點信息(即PCB設計信息、材料信息、元器件信息和使用條件信息)，在此基礎上使用遞歸算法讀取完整的產品結構信息，并生成stl文件。在讀取壽命剖面及載荷數據時，可直接調用權利要求書中步驟3生成的XML文件。將上述stl文件和XML文件傳遞給計算流體力學程序，結合熱分析設置條件開展熱仿真分析計算，在完成熱仿真分析后，生成XML結果文件，結果輸出接口組件讀取該結果文件，將分析結果通過顯示控件顯示。

步驟5：基于電路板CAD模型，應用有限元分析程序對其進行振動分析計算。其中振動分析計算的執行需要依托于三個部分，即數據接口組件、有限元分析程序及顯示控件。通過數據接口組件，將電路板CAD模型、振動分析條件信息讀取到有限元分析程序中，進行電路板的振動仿真計算，并生成XML結果文件，最后通過數據接口組件讀取振動仿真分析結果，將分析結果通過顯示控件顯示。

該數據讀取方法首先從權利要求書中的步驟2-3中獲取產品建模數據、壽命剖面及載荷數據。在數據輸入接口組件讀取產品建模數據時，首先讀取產品大類節點信息(即PCB設計信息、材料信息、元器件信息和使用條件信息)，在此基礎上使用遞歸算法讀取完整的產品結構信息，并生成stl文件。在讀取壽命剖面及載荷數據時，可直接調用權利要求書中步驟3生成的XML文件。將上述stl文件和XML文件傳遞給有限元分析程序，結合振動分析設置條件開展振動仿真分析計算，在完成振動仿真分析后，生成XML結果文件，結果輸出接口組件讀取該結果文件，將分析結果通過顯示控件顯示。

步驟6：開展故障預計，綜合利用上述結果信息，實現元器件的首發故障時間預計。其中，故障預計的執行需要依托于三個部分，即數據接口組件、計算求解程序及顯示控件。通過數據接口組件，將電路板CAD模型、壽命剖面及載荷數據、熱分析結果、振動分析結果讀取到計算求解程序中，應用故障物理模型進行元器件的首發故障時間的計算，并生成XML結果文件，最后通過數據接口組件讀取故障預計結果，將分析結果通過顯示控件顯示。

該數據讀取方法首先從權利要求書中的步驟2-5中獲取產品建模數據、壽命剖面及載荷數據、熱分析結果、振動分析結果。在數據輸入接口組件讀取數據時，可直接讀取權利要求書中步驟2-5生成的XML文件。將上述XML文件傳遞給計算求解程序，結合故障預計分析設置條件及故障物理模型開展故障預計計算，生成XML結果文件，結果輸出接口組件讀取該結果文件，將分析結果通過顯示控件顯示。

步驟7：開展可靠性評估，利用故障預計結果信息，實現電子產品可靠性評價。其中，可靠性評估的執行需要依托于三個部分，即數據接口組件、計算求解程序及顯示控件。通過數據接口組件，將元器件故障預計結果讀取到計算求解程序中，進行電路板的平均故障間隔時間計算，并生成XML結果文件，結果輸出接口組件讀取該結果文件，將分析結果通過顯示控件顯示。

該數據讀取方法首先從權利要求書中的步驟6獲取元器件故障預計結果。在數據輸入接口組件讀取故障預計結果時，可直接讀取權利要求書中步驟6中生成的XML結果文件。將該XML文件傳遞給計算求解程序，結合可靠性評估設置條件開展可靠性評估計算，生成XML結果文件，結果輸出接口組件讀取該結果文件，將分析結果通過顯示控件顯示。