소비자는 향상된 안전성, 편의성 및 엔터테인먼트를 제공하는 최신 자동차 전자 부품을 원한다. 자동차 제조업체는 차량의 무게 증가 없이 이러한 기능을 추가하기를 원하지만, 능동 및 수동 안전 시스템, 전기 추진 시스템 및 자율주행 기술의 확대와 함께 자동차 전자 부품 수가 급격히 증가하면서 설계 복잡성 또한 높아지고 있다. 그 결과 전자 부품과 패키지를 더욱 소형화하면서 동시에 성능과 신뢰성을 향상시키기 위한 노력이 지속되고 있다.
자동차 전장 PCB 및 Sherlock 기반 신뢰성 분석 예시
Ansys Sherlock 자동 설계 분석 소프트웨어는 설계 초기 단계의 부품, PCB 및 시스템 수준에서 빠르고 정확한 전자 하드웨어 수명 예측을 제공하는 PoF 기반 전자 설계 분석 솔루션이다. 기존의 통계 기반 신뢰성 예측과 달리 Sherlock은 실제 고장을 유발하는 메커니즘과 프로세스를 분석하여 제품 성능을 향상시키는 접근 방식을 사용한다. 이를 통해 전기 및 기계 엔지니어는 프로젝트 초기 단계부터 협업하여 신뢰성을 고려한 설계를 수행할 수 있다.
더 나은 전자 제품 신뢰성 예측을 위한 3단계
Sherlock은 3단계 프로세스를 사용하여 신뢰성 예측을 단순화하고 개선한다.
1. 데이터 입력
Sherlock은 광범위한 부품 및 재료 라이브러리를 활용하여 부품 목록(BOM)을 자동으로 식별하고, 표준 전자 설계 자동화(EDA) 파일을 자동으로 분석하여 PCB의 유한요소해석(FEA) 모델을 빠르게 생성한다. 이를 통해 설계자는 복잡한 수작업 없이도 PCB 구조와 부품 특성을 기반으로 신뢰성 분석 환경을 구축할 수 있다.
2. 분석
Sherlock은 제품 수명 주기 동안 발생할 수 있는 다양한 환경 조건과 고장 메커니즘을 종합적으로 분석할 수 있도록 지원한다.
주요 평가 항목은 다음과 같다.
- 열 순환(Thermal Cycling)
- 기계적 충격(Mechanical Shock)
- 고유 주파수(Natural Frequency)
- 고조파 진동(Harmonic Vibration)
- 무작위 진동(Random Vibration)
- PCB 굽힘(Bending)
- 집적회로 및 반도체 마모
- 열 경감(Thermal Derating)
- 전도성 양극 필라멘트(CAF) 분석
- 고정밀 PCB 모델링
이러한 분석을 통해 설계자는 제품이 실제 운용 환경에서 받게 되는 열적·기계적 스트레스에 대해 사전에 검증할 수 있다.
3. 보고 및 권장 사항
신뢰성 분석에서는 데이터 수집뿐 아니라 결과를 빠르게 시각화하고 여러 부서와 공유하는 것도 매우 중요하다. Sherlock은 수명 곡선(Life Curve), 위험도 기반 색상 표시(Red-Yellow-Green), 표 및 그래픽 오버레이, 자동 보고서 생성 기능 등을 제공하여 분석 결과를 직관적으로 확인할 수 있도록 지원한다.
또한 지적 재산(IP)을 보호하면서도 공급업체 및 고객과 필요한 모델 데이터를 공유할 수 있으며, 대규모 사용자 정의 보고서 생성과 데이터·이미지 내보내기 기능도 지원한다.
<전자 제품 신뢰성: 협업 및 통합을 통한 혁신>
Sherlock은 전자 CAD(ECAD) 데이터를 빠르게 FEA 모델로 변환하여 제품 개발 워크플로우를 단순화한다. 초기 부품 선택 및 배치 단계부터 최종 BOM 및 제조용 설계(DfM) 단계까지 다양한 설계 과정에서 활용할 수 있다.
또한 Ansys 에코시스템과 연계하여 PCB 수준 신뢰성뿐 아니라 시스템 수준의 수명 예측까지 수행할 수 있다. 이를 통해 충격, 낙하, 진동, 열 순환 및 피로와 같은 기계적 문제뿐 아니라 신호 무결성(SI), 전력 무결성(PI), 전자기 간섭(EMI), 전자기 적합성(EMC)과 같은 전기적 문제까지 함께 분석할 수 있다.
출처 : Ansys Accelerate Automotive Electronics Design Analysis
문의 및 기술 협력
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