印刷電路板（PCB）幾乎存在于世界上所有電子設備中，它們主要有兩種功能：

1) 結構：可將所有電子組件固定到位，例如電容器、電阻器、集成電路（IC）等

2) 電氣：可提供組件之間的電氣互聯

因PCB的主要功能就是在結構上將電子組件固定到位、讓組件電氣互聯，因此，確保PCB裝配體的可靠性對于產品的成功來說至關重要。

通過仿真，可以根據特定的壓力源和使用環境對PCB進行建模和測試，從而在物理樣機制作之前確定故障風險。Ansys的走線增強工作流程，是一種有望在電路板級顯著提高PCB模型保真度的方法。

下面，我們通過一個完整的走線增強工作流程，來介紹此方法的主要優勢，大家可以將該工作流程應用到實際設計流程中。

走線增強由使用殼和梁增強單元的銅特征來表示

什么是走線增強？

隨著PCB的復雜程度日益增加（具有柔性電路和剛-柔性電路、高密度互聯、埋孔和微孔的PCB），組件尺寸不斷縮小，準確仿真PCB的難度也越來越大，對電路板進行同質屬性的近似建模這樣常用結構有限元分析（FEA）建模方法，可能不再適用。

走線增強已成為一種可能的解決方案，不僅可以捕獲復雜的細節，同時還能進行在范圍和時間上都可控的完整電路板級仿真。

走線是用來將PCB上的不同組件和引線進行電氣連接的銅連接。走線增強方法將PCB中的銅走線，視為3D結構樹脂基礎單元內的1D或2D增強特性。

材料增強在眾多行業中被廣泛應用于改進結構屬性，例如鋼筋混凝土、飛機方向舵使用的碳纖維增強聚合物，以及輪胎中使用的尼龍線。Ansys的FEA軟件可使用專門的增強單元為此類材料的增強效果進行建模。

Ansys的走線增強工作流程將其他行業常用的增強單元擴展到用于近似PCB的屬性。它將銅走線視為增強特性，將樹脂/層壓材料（實際上在PCB中將走線固定在一起）視為增強的基礎單元。

Ansys走線增強工作流程

Ansys已開發出綜合全面的工作流程，該工作流程使用涂抹增強（smeared reinforcement）方法來直接表達PCB中的所有走線幾何結構。PCB的每一層都使用固體基礎單元建模，而采用2D殼和梁建模的走線，則起到了增強單元的作用。采用這種方法，可以完整表達詳細的走線幾何結構，此外，因為不必將這些走線建模成彼此連接的3D幾何體，用戶能更輕松地開展網格劃分與仿真。

3D基礎幾何結構（左）和相關的2D走線增強幾何結構（右）

走線增強方法的實際應用之一是熱機械分析，它可用于分析走線幾何結構如何影響回流焊過程中的局部變形。在組件焊接完成后，由于埋孔等特性，PCB可能發生非均勻膨脹。使用走線增強方法，設計工程師可以確定潛在缺陷并測試不同的設計修改，以進行優化。

該圖所示的是局部電路板表面變形導致焊接缺陷 - 回流焊過程中的潛在問題

編輯：黃飛

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