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(lái)說(shuō)，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(guò)電路板和電路板傳播的信號(hào)類型指導(dǎo)。通過(guò)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(guò)程以及正常操作過(guò)程中可能遇到的任何物理應(yīng)力。在組裝過(guò)程中，這些因素包括在焊接和回流過(guò)程中遇到的溫度變化以及在去面板化和其他處理過(guò)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(wú)論 構(gòu)成因素。暴露于過(guò)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(lái)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(wú)鉛焊接 或者在操作過(guò)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(guò)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)。可以按照以下建議進(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(guò)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(guò)程中以及您的電路板進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)后，脫層是一個(gè)問(wèn)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(guò)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(guò)程中或安裝后出現(xiàn)機(jī)械問(wèn)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。