良好疊層設(shè)計(jì)應(yīng)了解的PCB機(jī)械性能

成為一名優(yōu)秀的PCB設(shè)計(jì)師意味著您知道如何設(shè)計(jì)疊層。設(shè)計(jì)良好的堆棧要求您了解元素或圖層應(yīng)該是什么以及應(yīng)該如何排列。有許多因素會(huì)影響您的選擇和設(shè)計(jì)，包括板子類型， 層數(shù)和排列和 材料特性。盡管電氣和熱材料屬性對(duì)您的電路板設(shè)計(jì)很重要，但您應(yīng)確保將機(jī)械屬性納入堆疊設(shè)計(jì)中。在討論如何執(zhí)行此操作之前，讓我們看一下應(yīng)該包括的PCB機(jī)械性能。

您應(yīng)該知道的PCB機(jī)械性能

全面來說，PCB堆疊是指電路板結(jié)構(gòu)的信號(hào)層和平面層是如何機(jī)械布置和連接的。中PCB構(gòu)造，通常從上到下以對(duì)稱順序“堆疊”圖層。這種安排通常由將通過電路板和電路板傳播的信號(hào)類型指導(dǎo)。通過選擇這將有助于信號(hào)和電流的流動(dòng)。從機(jī)械上講，您的電路板必須能夠承受在制造過程以及正常操作過程中可能遇到的任何物理應(yīng)力。在組裝過程中，這些因素包括在焊接和回流過程中遇到的溫度變化以及在去面板化和其他處理過程中發(fā)生的彎曲應(yīng)力。操作危險(xiǎn)可能是由于振動(dòng)，惡劣的天氣條件或在關(guān)鍵系統(tǒng)（例如航天，極端溫度波動(dòng)和輻射。

為了應(yīng)對(duì)這些可能對(duì)電路板結(jié)構(gòu)完整性造成的威脅，您應(yīng)該意識(shí)到機(jī)械性能，這些機(jī)械性能可以量化評(píng)估電路板在機(jī)械應(yīng)力下的性能。其中最重要的是：

l彎曲強(qiáng)度

可能，電路板最重要的機(jī)械性能是其抵抗力的好壞，這些力可能會(huì)改變其形狀，而無論 構(gòu)成因素。暴露于過熱或直接物理力的作用下，板的彎曲或撓曲強(qiáng)度（通常在討論撓性或剛撓性PCB時(shí)通常使用的術(shù)語(yǔ)）的強(qiáng)度最大。但是，沖擊和振動(dòng)也可能是強(qiáng)力或高壓的威脅。在某些制造商中有時(shí)用來代替彎曲強(qiáng)度的另一種強(qiáng)度度量是楊氏模量，它可以量化材料或結(jié)構(gòu)的剛度，尤其是在縱向方向上。

l脫層時(shí)間

此屬性定義了層在層壓板與基材分離之前可以承受多長(zhǎng)時(shí)間的熱量。這對(duì)于組裝很重要，因?yàn)榛亓鳒囟瓤赡苓_(dá)到250°C（482°F）無鉛焊接 或者在操作過程中您的電路板長(zhǎng)時(shí)間暴露在極端溫度下。

l剝離強(qiáng)度

這與脫層時(shí)間有關(guān)。但是，這里最小的粘結(jié)壓力是確定的度量。這種可粘合性的威脅可能是熱的或化學(xué)的。剝離測(cè)試是其中一項(xiàng)電路板測(cè)試方法 可以在制造過程中執(zhí)行。

l密度

密度是PCB的另一個(gè)重要屬性，通常與介電材料有關(guān)。材料越密實(shí)，由于機(jī)械力而擊穿的可能性就越小。介電密度和厚度對(duì)于設(shè)置電路板阻抗也很重要。

了解以上機(jī)械性能以及它們?nèi)绾斡绊懩碾娐钒蹇捎糜趲椭O(shè)計(jì) PCB堆疊。

利用PCB機(jī)械特性的疊層設(shè)計(jì)

通常，堆疊是從電氣角度設(shè)計(jì)的，其中層的數(shù)量及其配置是主要目標(biāo)。當(dāng)然，這些都是非常重要的，所做的選擇將決定PCB處理信號(hào)傳播的程度以及滿足設(shè)計(jì)的操作標(biāo)準(zhǔn)。但是，運(yùn)營(yíng)成功始于電路板的可制造性，只有在您的PCB能夠在其部署環(huán)境中可靠運(yùn)行的情況下，才能維持成功。將PCB機(jī)械性能納入設(shè)計(jì)時(shí)，可以最好地實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)?？梢园凑找韵陆ㄗh進(jìn)行操作。

1.了解您的電路板所在的操作環(huán)境。

為了對(duì)您的木板材料做出很好的選擇，有必要知道它們所處的環(huán)境條件。除了溫度范圍外，這還包括您的電路板是否會(huì)受到?jīng)_擊或振動(dòng)。例如，移動(dòng)機(jī)械中包含的板將需要承受連續(xù)的沖擊和振動(dòng)，在選擇材料以防止現(xiàn)場(chǎng)故障時(shí)必須考慮這些沖擊和振動(dòng)。同樣，重要的是選擇不會(huì)因溫度變化而受損的材料，例如汽車，航空和工業(yè)系統(tǒng)中可能存在的材料。

2.確保您的電路板達(dá)到或超過彎曲強(qiáng)度要求。

假設(shè)您的PCB必須遵守以下法規(guī)要求 IPC-6011， IPC-6012和 IPC-6013， 根據(jù)類型和分類。這些標(biāo)準(zhǔn)包括對(duì)剛性，柔性和剛性-柔性板的強(qiáng)度要求。如果您的PCB必須遵守更高的標(biāo)準(zhǔn)，則在選擇材料時(shí)必須考慮到這一點(diǎn)。例如，如果您的電路板將成為汽車或航空系統(tǒng)的一部分，則強(qiáng)度要求將高于商業(yè)應(yīng)用。

3.利用剝離測(cè)試確保您的電路板不會(huì)分層。

在組裝過程中以及您的電路板進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)后，脫層是一個(gè)問題。為確保您的層壓板粘合滿足這些條件，應(yīng)在小批量生產(chǎn)過程中使用剝離測(cè)試。這樣做可以使您在大批量生產(chǎn)之前進(jìn)行材料更改，而這可能會(huì)降低良率。剝離測(cè)試是評(píng)估電路板在各種環(huán)境中的響應(yīng)的好方法，因?yàn)樗峁┝丝梢耘c部署之前的環(huán)境要求進(jìn)行比較的特定指標(biāo)。

遵循上述建議將幫助您最大程度地減少制造過程中或安裝后出現(xiàn)機(jī)械問題的可能性。結(jié)合這些，您應(yīng)該建立一個(gè)結(jié)構(gòu)完整性測(cè)試

良好的PCB疊層設(shè)計(jì)所涉及的不僅僅是確保信號(hào)正確布線和接地。它還要求您確保選擇的材料和參數(shù)包括考慮PCB機(jī)械性能如何影響電路板的組裝以及在其工作環(huán)境中保持結(jié)構(gòu)的能力。