Ansys Sherlock
电子器件的完整寿命预测

Ansys Sherlock是仅有的一款基于可靠性物理的电子设计商业工具，可在早期设计阶段为器件、电路板和系统级的电子硬件提供快速准确的寿命预测。

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用于产品寿命预测的Ansys Sherlock

Ansys Sherlock可在设计早期阶段，在器件、板级和系统层面为电子产品硬件提供快速准确的使用寿命预测。Sherlock可绕过“测试-失败-纠正-重复”周期，使设计人员能够对硅-金属层、半导体封装、印刷电路板（PCB）和装配体进行精准建模，以预测由于热、机械和制造压力源引起的故障风险——所有这些工作都在原型构建之前进行。

规格速览

凭借包含超过1,000,000个部件的嵌入式库，Sherlock可将电子计算机辅助设计（ECAD）文件快速转换为计算流体力学（CFD）和有限元分析（FEA）模型。每个模型都包含准确的几何结构和材料属性，并能够将应力信息转化为经过验证的故障时间预测。Sherlock部件数据库还包括Ansys Granta Materials Selector的链接。

跌落测试仿真

锁定IP模型

默认封装几何结构

热分析准备

超过100万个部件库

Ansys Workbench集成

PCB和PCBA材料

冲击/振动/热循环分析

1-D/3-D焊点失效预测

走线和通孔捕获

2025年1月

新功能

在2025 R1版本中，Ansys Sherlock带来了包括热机械寿命预测、PySherlock自动化工作流程和改进的状态感知检查功能更新。

2025 R1 Structures Sherlock Thermal Mech Life Predictions

BGA封装的热机械寿命预测

新的beta功能支持对BGA组件（使用SAC305焊料）进行热机械寿命预测。这一新的工作流程采用基于FEA的方法，有助于考虑系统级效应和其他行为，为焊点疲劳研究提供更深入的洞察。该工作流程包含一项新功能，可为热机械分析创建详细的BGA封装模型。

PySherlock更新

借助PyWorkbench和PyMechanical，新的PySherlock API有助于实现子模型和插件模型工作流程的端到端自动化。利用新的API与测试点和固定点结合使用，ICT分析现在可以实现自动化。用户可以通过将此脚本集成到Ansys optiSLang中，进一步执行敏感度和优化研究。

2025 R1 Structures Sherlock Workbench Performance

Sherlock-Workbench和Sherlock性能改进

通过改进的状态感知检查功能，用户在Ansys Sherlock中进行影响模型状态的更改时，可使Ansys Workbench/Mechanical中的模型变为过时状态。在RST文件导入流程中实施了优化。现在，一些流程采用并行处理，线程数量可通过直接设置进行控制。新增了一项名为“复制导入的RST文件”的FEA设置，当禁用此设置时，Sherlock从其源位置访问导入的RST，而不是将文件复制到模块工作目录中。

Sanden使用Ansys Sherlock将模型创建时间减少了85%

“对于每一代新的压缩机，我们都需要重新设计一个PCB。因此，我们必须从零开始，但我们可以重复使用我们的经验。Sherlock使我们能够更快地实现鲁棒性设计，减少试错迭代。” ——Sanden集团

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Sanden集团是一家总部位于日本的一级汽车空调压缩机供应商，在世界各地都设有分支机构。2020年，Sanden Manufacturing Europe决定对Ansys Sherlock自动化设计分析软件开展测试，用其分析其电气压缩机的印刷电路板（PCB）。利用Ansys Sherlock，Sanden将模型创建时间从七天缩短到一天。

应用

电子可靠性

了解Ansys集成电子可靠性工具如何帮助您解决最严峻的热、电气和机械可靠性挑战。

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PCB、IC和IC封装

Ansys完整的PCB设计解决方案使您能够进行PCB、IC和封装仿真，并准确评估整个系统。

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从项目一开始就开展可靠性设计

电气工程师、机械工程师和可靠性工程师可以协同工作，以实施设计最佳实践，预测产品寿命并降低故障风险。

Sherlock通过虚拟运行热循环、功率-温度循环、振动、冲击、弯曲、热降额、加速寿命、固有频率和CAF，减少成本高昂的构建测试迭代，以近乎实时地调整设计，并且一次即可获得认证。在对Icepak、Mechanical和LS-DYNA的仿真结果进行后处理时，Sherlock可以预估测试的成功率并估计质保退货率。Icepak、Mechanical和LS-DYNA用户通过直接将仿真与材料和制造成本联系起来，提高了效率。

主要特性

有别于市场上其他工具的是，利用Sherlock，您可以使用的设计团队创建的文件来构建电子装配体的3D模型，用于跟踪建模、后处理和可靠性预测。这种早期洞察可立即识别关注区域，并使您能够快速调整和重新测试设计。

构建和测试虚拟产品
近乎实时地修改设计
快速运行机械仿真
评估和优化设计选择

用于Ansys Mechanical、Icepak和LS-DYNA的前处理和后处理

Sherlock拥有超过100万个部件材料库，能够创建准确而复杂的FEA和CFD模型。

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可靠性预测

Sherlock的后处理器可通过完整全面的寿命曲线来确定故障时间——减少所需的物理测试迭代次数，并提高原型一次性通过认证测试的机会。

Sherlock的后处理工具包括报告和建议、寿命曲线图、红-黄-绿风险指标、表格显示、图形叠加、基于可靠性目标的固定结果、自动报告生成以及方便供应商和客户查看的锁定IP模型。

PCB建模

凭借广泛的部件和材料库（部件、封装、材料、焊料、层压材料等），Sherlock可自动识别文件并导入部件清单。然后，它会在几分钟内为电路板构建3D有限元分析（FEA）模型。

Sherlock强大的解析引擎（能够导入Gerber、ODB++和IPC-2581文件等）和嵌入式库（包含超过600,000个部件）可自动构建具有准确材料属性的箱体级FEA模型——将前处理时间从数天缩短到几分钟。

从ECAD转换为CAE

Sherlock是一款行业领先的工具，可将一系列ECAD文件转换为用于仿真的有限元模型，它包含以下功能：

从输出文件（Gerber、ODB++、IPC-2581）中提取堆叠
自动计算重量、密度、面内/面外模量、热膨胀系数和热导率
让用户能够使用1D/2D增强结构或3D实体对整个电路板上或区域内的全部PCB特性（如走线和通孔）进行建模
使用嵌入式部件/封装/材料库捕获40多种不同的部件和封装参数
可以导出具有材料属性的几何结构，以进行电流密度（SIwave）、热（Icepak）或结构（Mechanical）分析

故障分析

通过利用故障物理和可靠性物理方法，Sherlock可准确预测电子硬件和器件的故障行为，从而为用户提供切实可行的结果，以便于优化其产品设计。

故障物理（PoF）或可靠性物理，使用失效算法来描述物理、化学、机械、热或电气机制如何随着时间发生性能失效并最终导致故障。Sherlock使用这些算法来评估热循环、机械冲击、固有频率、谐响应、随机振动、弯曲、集成电路/半导体磨损、热降额、导电性阳极细丝（CAF）认证等。

热可靠性

Sherlock可预测多种部件技术的热故障率和寿命终止与环境温度、功耗引起的温升和电气负载的函数关系。

通过加速转换电迁移、时间相关的介电层击穿、热载流子注入和负偏压温度不稳定性来捕获集成电路的老化和磨损。提供针对铝液电解电容器和陶瓷电容器（MLCC）的供应商的特定故障时间预测。最后，Sherlock可自动化完成热降额过程，并提示器件的使用温度在额定工作温度或存储温度范围外。

焊接疲劳

Sherlock可在预测焊接疲劳行为方面为用户提供极大的灵活性。该软件提供经过全面验证的1D焊接模型，可针对所有电子部件（裸片键合、BGA、QFN、TSOP、芯片电阻器、通孔等）预测热机械环境和机械环境下的焊点疲劳可靠性。

Sherlock的Thermal-Mech功能通过捕获复杂的混合模式负载条件，在焊点疲劳分析中纳入了对系统级机械元件（底盘、模块、壳体、连接器等）影响的考量。此外，Sherlock还通过推动BGA、CSP、SiP和2.5D/3D封装的仿真就绪模型，支持在Ansys Mechanical中使用Darveaux或Syed模型。