印刷電路板的案例
PCB | 日本松和產業研發出耐高溫可彎曲的透明印刷電路板
CINNO Research產業資訊，印刷電路板制造商松和產業（三重縣松阪市）近日開發出一種薄膜狀的透明印刷電路板。這種透明印刷電路板可用于電器設備和汽車零部件電路。除了具有優異的耐熱性能外，柔軟且能夠自由彎曲，也適用于可穿戴設備使用。據悉，這種透明印刷電路板將在2022 年 1 月于東京舉行的商品展示會上展出，并將由此開拓新的商業合作伙伴。
松和產業開發的透明并且柔軟可彎曲的印刷電路板
根據日媒日本經濟新聞報道，該線路板是由用作電子電路的絕緣基材聚酰亞胺樹脂上涂覆銅的材料制成。利用能夠使銅熔化的專用設備，可加工出微米級的精密布線。除了能夠附著在玻璃和曲面上的特點，利用該材料的透明度還可安裝發光二極管（LED），用來制造整體發光的電子元件。
到目前為止，透明印刷電路板都是采用聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET）樹脂制成的，這種樹脂通常用于塑料瓶。然而，PET樹脂不耐高溫，而且很硬，所以其使用范圍受到限制。聚酰亞胺樹脂則能夠承受高達300攝氏度的高溫，也適用于產生熱量的汽車部件。
松和產業擅長于生產各種小批量的基材，交貨時間短。并且可以通過網絡接收電路板布線的訂單數據，能夠在最短8小時內制作出產品并向客戶發貨。松和產業可以接收最小訂貨量為1張電路板的訂單。
展開 印刷電路板的熱結構分析
前言
印刷電路板通常由 多層層壓材料和 起加強結構強度的樹脂材料粘合而成，類似于層合板結構， 層間鋪設金屬線路，以及有垂直穿過這些層的 金屬通孔，作為電路板外接口。
這樣一個印刷電路板熱結構分析問題，傳統的方法是對這些層合板（實體單元）、導電線路（殼單元）、外接金屬通孔（殼單元）進行 一 一建模，這其中涉及到復雜的耦合和接觸問題，而且電路板中包含大量 導電線路、
外接
金
屬
通
孔，如下圖示，這樣的建模分析方法費力耗時。
本文基于 獨立網格增強單元技術( Mesh-independent reinforcing element technology)，并通過使用mesh200單元無縫的創建了印刷電路板中的鋪設線路&導電通孔，這其中不涉及復雜的接觸和耦合的復雜性。因此 ，獨立網格增強單元技術為含這種內嵌入的結構的模型建立和網格劃分提供了一個很好的選擇。
在芷行說公眾號中的《汽車充氣輪胎的路面滾動模擬》一文中也利用了增強單元技術來建立輪胎內部的起結構加強的鋼絲。
為了讀者更容易理解獨立網格增強單元技術，芷行會在下期文章中進行詳細的講解和案例分析，敬請期待。
這樣的一個印刷電路板的熱結構分析包含：1.由電子器件產熱流在結構中傳遞；2.由于熱不均勻性導致的電路板結構變形。因此主要分析有：
求解由熱邊界條件引起的熱分析
解決溫度負載引起的結構分析
關鍵仿真模擬技術特征：
獨立網格增強單元技術
含嵌入式增強單元模型的建立（如電路板中的銅線結構、輪胎中的鋼絲結構）
計算結果
計算結果最重要的是溫度分布結果，如下。
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通常，復雜電子產品在移動或惡劣環境下的可靠性來自于開發和密集測試中獲得的經驗。在HBK，我們的解決方案是通過對PCB板進行應變測量，簡單和快速地進行產品的機械耐久性和可靠性測試。
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展開 案例59-印刷電路板的熱結構分析
該示例問題演示了如何使用獨立于網格的增強單元來執行印刷電路板（PCB）的熱結構分析。
重點介紹了以下特性和功能：
• 使用離散和涂抹的加固單元進行建模。
• 熱分析后進行下游結構分析。
介紹
印刷電路板（PCB）在電子設備和其他相關應用中無處不在。一般來說，PCB是由多層層壓材料和多層樹脂粘合而成的。這些層嵌入有導電金屬部件和垂直穿過這些層的金屬通孔。
在有限元分析（FEA）中，將PCB中的主體和跡線建模為單元通常使用具有耦合或接觸的實體、殼和梁單元。然而，由于PCB的每個樹脂層中所涉及的嵌入體數量巨大，該方法通常是困難和耗時的
網格獨立增強單元技術通過使用MESH200單元定義嵌入區域的拓撲并無縫創建嵌入增強單元，為PCB建模和網格化提供了更好的選擇。不涉及復雜的接觸建模、耦合或困難的網格劃分技術。
問題描述：
分析分為兩部分：
步驟1. 求解熱邊界條件引起的熱分析。
步驟2. 解決熱載荷引起的下游結構分析。
由于運行載荷而在一些嵌入式金屬跡線上產生的熱量會導致整個PCB的溫度梯度。梯度會導致PCB在操作期間變形，并引起熱應力和應變。
建模
用于穩態熱分析的模型使用ANSYS Mechanical創建，生成初始網格的單元：
• 表示小銅通孔的線體用LINK33劃分網格。
• 代表樹脂中嵌入銅和較大通孔的其他表面體用SHELL131劃分。
• 使用SOLID70對層壓板和樹脂實體進行網格化。SOLID70單元進行了修改（EMODIF），以創建SOLID278單元，以支持增強單元的生成。
每個固體層壓板和樹脂體在內表面處彼此默認接合接觸，從而形成六個接合接觸對。
展開 
一期一會 | 什么是印刷電路板（PCB）？
</p><p><br></p><p>印刷電路板（PCB）是一種用于固定和連接電路組件的機械基板。幾乎所有現代消費電子設備和配件，包括手機、平板電腦、智能手表、無線充電器和電源等，都要用到PCB。這些多材料、多層板構成了印刷電路板組裝（<span style="color: var(--weui-LINK);">PCBA</span>）的穩定基礎，負責引導有源組件和無源組件之間的電流。</p><figure style="text-align: center;"><figure class="figure-image" contenteditable="false" data-img="https://img.jishulink.com/202512/attachment/f9448d9d253241808ab86a478d86037f.png" style="display: inline-block;"><img src="https://img.jishulink.com/202512/attachment/f9448d9d253241808ab86a478d86037f.png"></figure></figure><p> </p><p>PCB的底層通常由堅固的非導電材料組合而成，這些材料具有絕緣性、防水性和溫度穩定性。常見的PCB材料包括FR4、金屬和聚酰亞胺（PI）。在選擇PCB材料時，成本節省、功能性（如熱膨脹）和環保性等都是需要考慮的因素。</p><p><br></p><p>在PCB的底層上蝕刻著將信號從一點傳輸到另一點的路徑。這些薄體被稱為“跡線”，通常由銅制成，銅是一種高導電性材料，其中電子在組件間移動時電阻很小。
展開 印刷電路板減震緩沖—JGX-0240D-3.6A型鋼絲繩隔振器
印刷電路板減震緩沖—JGX-0240D-3.6A型鋼絲繩隔振器
鋼絲繩隔振器是由鋼絲繩繞成螺旋狀并固定在沿螺母布置的兩塊金屬板之間制作而成的。它是一種具有非線性特性和干摩擦阻尼的新型隔振器，采用多股鋼絲按一定方向纏繞而成的鋼絲繩作為彈性元件，具有明顯的遲滯特性，其能量耗散來源于鋼絲間的摩擦、擠壓、滑移。
JGX-0240D-3.6A鋼絲繩隔振器是JGX-0240系列鋼絲繩隔振器中的一種型號，該型號由直徑2.4mm的鋼絲繩沿著上下兩個夾板繞制10圈而成，能夠承受的最大靜載荷為3.6kg，具有耐腐蝕、耐沖擊、耐高低溫等性能，適用于機載、車載、艦載等電子、機械設備、計算機與儀器儀表的隔振緩沖，導彈衛星的運載、導航與發射系統的安全防護以及高低溫、化學污染等惡劣環境下機械、電子設備與設施的隔振緩沖等方面。
命名方式
尺寸表
型號
單重（kg）
安裝方式
通孔（mm）
螺紋（mm）
沉孔（°）
JGX-0240D-3.6A
0.152
A,B,C,D,E,S
Φ5.6±0.13
M5×0.8
90
結構圖
安裝方式
展開 案例20-基于模態分析法的印刷電路板組件動態仿真
簡介
便攜式電子設備（如數碼相機、移動電話和PDA）使用印刷電路板（PCB）。由于對便利性和多功能性的需求增加，這些器件的設計重點是小型化，以適應更高密度和更小尺寸的集成電路（IC）封裝。這些設計限制要求更小的焊點和更細的間距，這導致了板級互連的脆弱性。在運輸和客戶使用過程中暴露于惡劣的動態載荷環境是PCB的一個關鍵問題。PSD分析模擬了在這些惡劣條件下遇到未知載荷的隨機激勵。
模態疊加法通過將一個大的線性動態系統轉化為一組使用法向模態系統的非耦合方程，從而有效地解決了該問題。疊加法的第一步是通過模態分析獲得系統的特征頻率和特征模態。然后進行下游的模態瞬態分析、模態諧波分析和頻譜分析。
在模態分析中，通常只提取低頻的一個子集，截斷高頻模態。因此，基于模態子空間的解的精度無法保證，盡管使用殘差向量可以提高精度。計算殘差向量并將其歸一化為提取的模態，然后可用于所有下游分析（模態瞬態、模態諧波和頻譜分析）。
使用應力/應變模式的直接組合方法，提高了模態疊加擴展通道的效率。可以通過應用單元結果展開選項來激活模態分析中的展開。
問題描述
下面的模型是由三塊PCB堆疊在一起的PCB組件。利用加速度響應譜對該模型進行了基礎激勵下的PSD分析。目的是確定1-位移解，并比較有殘差向量和無殘差向量的結果的準確性。通過模態疊加展開（MXPAND）驗證了計算效率的提高。
建模
本節描述PCB組件的詳細建模。包括以下建模主題：
建模PCB結構
該組件由三塊堆疊在一起的PCB組成。每個PCB由一塊電路板組成，電路板頂部有IC封裝。該板為0.20m×0.28m矩形表面體，厚度為1mm。IC封裝為三維結構，每個厚度為5 mm。電路板采用SHELL181建模，適合分析薄到中等厚度的外殼結構。
展開 五大電路板制作方法 總有一個適合你
制作方法五：
1、根據電路原理圖中所用的元件形狀和印刷板面積的大小合理安排元件的密度和各元件的位置。確定元件位置應按照先大后小、先整體后局部的原則進行，使電路中相鄰元件就近放置，排列整齊均勻。
2、各元件之間的連接導線在拐彎處和兩線相交處不能拐直角，須用曲線過渡，也不能相互交叉和迂回太遠。有些導線實在做不到這一點時，可以考慮在印刷板的反面印制導線，再用穿釘與正面電路連接，或在焊接元件時另外用絕緣導線連接。
3、輸入部分和輸出部分距離遠一些為好，以免互相干擾。
制作方法六：
無線電愛好者都為制作電路板而煩惱過。現在向大家介紹一種“亞印刷”法制作印刷電路板。方法如下：
1、在打印機上將電路板圖按1∶1的比例打印在80克復印紙上。手工繪制也可以，但底紙要平整。
2、找一臺傳真機，將機里的傳真紙取出，換上熱熔塑膜。把電路圖放入傳真機入口，利用傳真機的復印鍵，將線路圖復制在熱熔塑膜上。這時印刷電路板的“印刷原稿”就做好了。
3、用雙面膠帶紙將制好圖的塑膜平整地貼在敷銅板上。注意要平整，不能起皺，膠帶紙不能遮住熔化部分，否則影響線路板的制作效果。
4、用漆刷將油漆均勻地刷在塑膜上，注意：不能往復地刷，只能順著一個方向依次刷，否則塑膜一起皺，銅板上的線條就會出現重疊。待電路圖全被刷遍，小心地將塑膜拿掉。這時一塊印刷線路板就印刷好了。待干后，即可腐蝕了。
如要印制多塊，可做一個比電路板大一點的木框，將絲網平整地敷在木框上，固定好。再用雙面膠帶紙將定好影的塑膜貼在絲網下面。將敷銅板放在桌上，合上絲網架（印刷圖與敷銅板要左右對齊），用漆刷將漆順一個方向依次刷好，拿掉網架。印刷電路板就印好了。如有缺陷，可用油漆和竹片修改。
以上過程須注意，刷漆時，手用力要輕重得當，太重漆膜太厚，線條會跑花邊，太輕線條會出現斷線。塑膜一定要正面朝上。
展開 電路板元器件基礎知識大全
電路板是電子元器件的支撐體。主要由焊盤、過孔、安裝孔、導線、元器件、接插件、填充、電氣邊界等組成，電路板使電路迷你化、直觀化，對于固定電路的批量生產和優化用電器布局起重要作用。
電路板(Printed Circuit Board，簡稱PCB)，又稱線路板、PCB板、鋁基板、高頻板、超薄線路板、超薄電路板、印刷(銅刻蝕技術)電路板等，是重要的電子部件，是電子元件的支撐體，是電子元器件線路連接的提供者。
傳統的電路板，采用印刷蝕刻阻劑的工法，做出電路的線路及圖面，因此被稱為印刷電路板或印刷線路板。由于電子產品不斷微小化跟精細化，目前大多數的電路板都是采用貼附蝕刻阻劑(壓膜或涂布)，經過曝光顯影后，再以蝕刻做出電路板。選購米思米電路板https://www.misumi.com.cn/seojingtai/dianluban.html
電路板中包含哪些元件：
1.電阻
電阻器不僅是PCB中使用的基本元件，也是一些最簡單易懂的元件。電阻器的功能是通過以熱量的形式主動耗散或分散功率來減少流過PCB的電流。電阻器由多種材料制成，有幾種不同的類型。
2.電容器
除了電阻器，電容器是印刷電路板上的另一個典型組件。在大多數情況下，電阻器的數量超過它們。它們的功能是暫時保持電子電荷，并在電路的任何部分需要電源時釋放電荷。
3.電感
電感器是電路板無源線性元件的三個成員之一，另外兩個是電容器和電阻器，電感器也主要用于在其中儲存能量，但它們通過產生磁場來儲存能量，而電容器用于儲存能量能量是通過使用靜電獲得的。
4.電位器
電位器基本上是簡單電阻器的高級形式。簡單的電阻器具有固定的電阻值。但是，可以根據需要更改電位器的電阻值。
展開 干貨｜如何成功設計電源模塊，這篇講全了
但經常被人忽略的反而是印刷電路板的可靠性問題。照目前的趨勢看，印刷電路板的面積越縮越小，但需要處理的電流量則越來越大，因此電流密度的增加可能會引致隱蔽式或其他通孔無法執行正常功能。
印刷電路板有部分隱蔽通孔必須傳送大量電流，對于這些隱蔽通孔來說，其周圍必須有足夠的銅造防護裝置為其提供保護，以確保設計更可靠耐用。這種防護裝置也可抑制 z 軸的受熱膨脹幅度，若非如此，生產過程中以及產品使用時印刷電路板的環境溫度一旦有什么變化，隱蔽通孔便會外露。工程師必須參考印刷電路板廠商的專業意見，徹底復檢印刷電路板的設計，而印刷電路板廠商可以根據他們的生產能力提供有關印刷電路板設計可靠性的專業意見。
總結
我們若要利用電源模塊組建可靠的電源供應系統，便必須解決設計可靠性的問題。上文集中討論幾個主要問題，其中包括鐵粉磁心的可靠性、磁系統的特性、同步降壓轉換器的擊穿現象以及高電流系統印刷電路板的可靠性等問題。
展開 干貨 | 元器件熱設計：熱阻是什么？散熱路徑圖解
由于我們的主題是“半導體元器件的熱設計”，因此在這里將以安裝在印刷電路板上的IC為例進行說明。
熱源是IC芯片。該熱量會傳導至封裝、引線框架、焊盤和印刷電路板。熱量通過對流和輻射從印刷電路板和IC封裝表面傳遞到大氣中。可以使用熱阻表示如下：
上圖右上方的IC截面圖中，每個部分的顏色與電路網圓圈的顏色相匹配（例如芯片為紅色）。芯片溫度TJ通過電路網中所示的熱阻達到環境溫度TA。
采用表面安裝的方式安裝在印刷電路板（PCB）上時，紅色虛線包圍的路徑是主要的散熱路徑。
具體而言，熱量從芯片經由鍵合材料（芯片與背面露出框架之間的粘接劑）傳導至背面框架（焊盤），然后通過印刷電路板上的焊料傳導至印刷電路板。然后，該熱量通過來自印刷基板的對流和輻射傳遞到大氣中（TA）。
其他途徑還包括從芯片通過鍵合線傳遞到引線框架、再傳遞到印刷基板來實現對流和輻射的路徑，以及從芯片通過封裝來實現對流和輻射的路徑。
如果知道該路徑的熱阻和IC的功率損耗，則可以通過熱歐姆定律來計算溫度差（在這里為TA和TJ之間的差）。
就如本文所講的，所謂的“熱設計”，就是努力減少各處的熱阻，即減少從芯片到大氣的散熱路徑的熱阻， 最終TJ降低并且可靠性提高。
什么是熱阻
熱阻是表示熱量傳遞難易程度的數值。
展開 
元器件熱設計：熱阻是什么？散熱路徑圖解
由于我們的主題是“半導體元器件的熱設計”，因此在這里將以安裝在印刷電路板上的IC為例進行說明。
熱源是IC芯片。該熱量會傳導至封裝、引線框架、焊盤和印刷電路板。熱量通過對流和輻射從印刷電路板和IC封裝表面傳遞到大氣中。可以使用熱阻表示如下：
上圖右上方的IC截面圖中，每個部分的顏色與電路網圓圈的顏色相匹配（例如芯片為紅色）。芯片溫度TJ通過電路網中所示的熱阻達到環境溫度TA。
采用表面安裝的方式安裝在印刷電路板（PCB）上時，紅色虛線包圍的路徑是主要的散熱路徑。
具體而言，熱量從芯片經由鍵合材料（芯片與背面露出框架之間的粘接劑）傳導至背面框架（焊盤），然后通過印刷電路板上的焊料傳導至印刷電路板。然后，該熱量通過來自印刷基板的對流和輻射傳遞到大氣中（TA）。
其他途徑還包括從芯片通過鍵合線傳遞到引線框架、再傳遞到印刷基板來實現對流和輻射的路徑，以及從芯片通過封裝來實現對流和輻射的路徑。
如果知道該路徑的熱阻和IC的功率損耗，則可以通過熱歐姆定律來計算溫度差（在這里為TA和TJ之間的差）。
就如本文所講的，所謂的“熱設計”，就是努力減少各處的熱阻，即減少從芯片到大氣的散熱路徑的熱阻， 最終TJ降低并且可靠性提高。
03
左中括號
什么是熱阻
左中括號
熱阻是表示熱量傳遞難易程度的數值。是任意兩點之間的溫度差除以兩點之間流動的熱流量（單位時間內流動的熱量）而獲得的值。
展開 一種快速估算PCB走線電阻的方法:方塊統計
我們通常需要快速地估計出印刷電路板上一根走線或一個平面的電阻值，而不是進行冗繁的計算。
雖然現在已有可用的印刷電路板布局與信號完整性計算程序，可以精確地計算出走線的電阻，但在設計過程中，我們有時候還是希望采取快速粗略的估計方式。
有一種能輕而易舉地完成這一任務的方法，叫做“方塊統計”。采用這種方法，幾秒鐘就可精確估計出任何幾何形狀走線的電阻值(精度約為10%)。
一旦掌握了這種方法，就可將需要估算的印刷電路板面積劃分為幾個方塊，統計所有方塊的數量后，就可估算出整個走線或平面的電阻值。
基本概念
EDA365電子論壇
塊統計的關鍵概念是：任何尺寸的正方形印刷電路板走線(厚度確定)的電阻值都與其它尺寸的方塊相同。
正方塊的電阻值只取決于導電材料的電阻率及其厚度。這一概念可適用于任何類型的導電材料。
表1給出了一些常見的半導體材料以及它們的體電阻率。
展開 液態金屬3D打印機“畫”出電路板
用液態金屬電子電路打印機，10分鐘就能把電腦中的電路圖清晰打印出來，插上電源還能顯示電路走向。如今，一種新型的液態金屬3D打印機能應用于專業教學輔助。其突破了傳統打印電路需在平面進行的空間限制，可以在任意弧度、曲向面上以及柔性材質上打印電路。
這個樣品是由液態金屬電子電路打印機打印出來的。該公司研發的這款打印機是世界上首款用于液態金屬打印的機器。據介紹，傳統印刷電路板的方法就像印刷文字一樣，常常需要采用導電聚合物或添加納米顆粒材料并通過高溫固化等方式來實現。液態金屬打印電路板的方法，則將電路板生產向前推進了一大步——“墨水”就是液態金屬，打印出來就能成為電路。
液態金屬打印可應用于電子邏輯單元構筑、軟體機器人組裝、智能家居、智能服飾、生物醫學等諸多領域。比如，在仿真機器人身上打印電路和電子元器件，在衣服上打印電路、圖案和造型，讓衣服具備監測心率、防寒保暖等多種用途。
（來自：3D虎）
展開 仿真案例｜三維電磁仿真的整合封裝和PCB電路板仿真
根據規格，設計人員將確定板載封裝器件的使用頻率范圍。
圖9. 兩個差分對的損耗與頻率的關系
總結
Ansys HFSS 3D layout為封裝、IC在印刷電路板上的仿真和提取提供了一種創新的工藝。強大的自動化功能可使設計人員快速，輕松地將電路板和封裝設計從現有的布局設計流程轉移到3-D電磁仿真器，為仿真做好準備。自動自適應網格劃分過程，更快的網格劃分和高性能計算能力可提供當今壓縮和競爭性設計周期所需的精度水平和速度。
