PCB板的案例
熱模擬驅動產品設計 — 降低高密度PCB板溫度的方法論
方案1—PCB板頂部的溫度分布云圖
八、優化方案2
隨著銅層厚度的增加，截面面積增大，這是降低PCB的焦耳熱和最高溫度的有效途徑。在繼續優化設計的方案中，選用最大的銅層厚度。修改銅箔層厚度信息，如下表所示：
方案2—PCB板頂部的溫度分布云圖
在此方案中，PCB板的最高溫升為53.3?C。增大電流流經的截面積，可以進一步減少焦耳熱，從而降低PCB的溫度。頂層銅箔的最大電流密度從140A/mm2降至120A/mm2，內部4層的最大電流密度由73A/mm2降低至62A/mm2。
九、結論
降低元器件和PCB的溫度是提高電子產品壽命的重要設計目標。對于高電流密度的PCB板而言，要保持其維持安全的溫度，焦耳熱必須最小。通過優化布線的幾何尺寸，進行了方案的修改（PCB板布線布局的修改），進一步降低了PCB板及器件的最高溫度，如方案2所示，內部層用來承載電流，使得PCB板的最高溫升由原始的88℃降低到53℃，這大大提高了電子器件的壽命。
通過本案例的熱模擬計算，可以幫助工程師在產品設計的初期階段，快速找出熱點區域，并采取相應的措施消除熱點區域。
展開 關于PCB板組件電性能失效的分析方法
案例關鍵詞：PCB板，電性能，失效分析
PCB作為各種元器件的載體與電路信號傳輸的樞紐已經成為電子信息產品的最為重要而關鍵的部分，廣泛的應用于各行各業。近年來，由于PCB失效案例越來越多且部分失效危害極大。以前只有軍工產品會提出可靠性要求，現在很多民品企業產品也會提出各種各樣的可靠性要求。不同類型的客戶，不同的產品應用領域對于PCB的可靠性要求也完全不一樣。比如，有的產品對于PCB的可靠性要求是260攝氏度十個小時烘烤后，仍然能夠滿足PCB電性能要求；有的產品要求IST循環250次甚至1000次之后，產品電阻變化率小于10%；有的產品要求PCB產品在25g加速度情況下滿足30分鐘的共振要求等等。
現有客戶咨詢PCB板組件在不同環境下是否會發生失效，并分析相應失效的原因。
PCB板組件往往不僅包括PCB板也包括一些金屬或者塑料結構件，如焊盤、過孔、安裝孔、導線、元器件、接插件、填充、電氣邊界等。
01、 定制試驗方案
結合客戶需求，推薦采用失效環境模擬對樣品進行老化、然后分析對比老化前后的性能，包括宏觀性能檢查和微觀結構分析。而對于在試驗過程中出現PCB組件結構件的失效采用成分分析。最終協助客戶評估該PCB板組件的整體電性能穩定性。
展開 技術技巧 | 結合PCB板的回流焊過程分析
第一種簡化方法，不考慮電路板的移動，只考慮不同位置下的穩態的熱流場分析。這種方法雖然計算成本低，但無法精確考慮電路板附件流場分布，也不能精確分析電路板溫度分布。
第二種方法，考慮了電路板的移動，這種方法能夠精確捕捉，但反過來計算時間會較長。本次計算采用了第二種方法。
計算條件：
烤爐傳送速度：5 mm/s
加熱時間：600 sec
加熱溫度曲線
計算模型
詳細的回流焊以及PCB模型
物理模型
考慮湍流，Standard k-ε model
考慮熱以及輻射
考慮移動物體
網格
500萬網格
布線網格尺寸：0.2mm
網格采用Block Mesh方法，對電路板區域單獨加密。這種方法能夠有效的減少網格數目。
結果
1， 回流焊爐內溫度隨時間的變化
從視頻中可清晰看到PCB板表面以及附近的流場分布
2， 焊料溫度隨時間的變化
PCB板不同地方的溫度隨時間的變化
3， PCB板溫度隨時間的變化
從視頻中可得到PCB板表面溫度隨時間的變化過程，同時也能看到PCB板表面溫度并非均勻。
4， 不同PCB板部件布置下的溫度變化
進一步考慮不同PCB板部件布置的影響，不同部件布置對溫度場的變化。
以下所示的是原有布置方案域修改布置方案的示意圖。
展開 PCB多層板銅鍍層及鍍鎳層有哪些性質和用途？
1、PCB多層板銅鍍層的性質及用途：
PCB多層板銅鍍層呈美麗的玫瑰色，性質柔軟，富有延展性，易于拋光，并具有良好的導熱性和導電性。但它在空氣中易于氧化，從而迅速失去光澤，因而不適合作為防護—裝飾性鍍層的“表”層。
PCB多層板銅鍍層主要用于鋼鐵件多層鍍覆時的“底”層，也常作為鍍錫、鍍金和鍍銀時的“底”層，其作用是提高基體金屬與表面或(或中間)鍍層的結合力，同時也有利于表面鍍層的沉積。當PCB多層板銅鍍層無孔時，可提高表面鍍層的抗蝕性，如在防護—裝飾性多層鍍飾中采用厚銅薄鎳的鍍飾工藝的優點就在于此，并可節省貴重的金屬鎳。
2、PCB多層板鎳鍍層的性質及用途:
金屬鎳具有很強的鈍化能力，可在制件表面迅速生成一層極薄的鈍化膜，能抵抗大氣和某些酸的腐蝕，所以PCB多層板鎳鍍層在空氣中的穩定性很高。在鎳的簡單鹽電解液中，可獲得結晶極其細小的鍍層，它具有優良的拋光性能。經拋光的PCB多層板鎳鍍層具有鏡面般的光澤，同時在大氣中可長期保持其光澤。此外，PCB多層板鎳鍍層還具有較高的硬度和耐磨性。根據PCB多層板鎳鍍層的性質，它主要用做防護—裝飾性鍍層的底層、中間層和面層，如鎳—鉻鍍層，鎳—銅—鎳—鉻鍍層、銅—鎳—鉻鍍層及銅—PCB多層板鎳鍍層等。
由于PCB多層板鎳鍍層的孔隙率較高，只有當鍍層的厚度在25μm以上時才是無孔的，因此一般不用鎳鍍層作為防護性鍍層。
PCB多層板鎳鍍層的生產量很大，鍍鎳所消耗的鎳量約占全世界鎳總產量的10%。
本文來自：祥贏電路 超高導鋁基板 www.xwinpcb.com
展開 
PCB 板為何會翹曲？其變形后為什么有這么多危害？
PCB板變形的危害
在自動化表面貼裝線上，電路板若不平整，會引起定位不準，元器件無法插裝或貼裝到板子的孔和表面貼裝焊盤上，甚至會撞壞自動插裝機。
裝上元器件的電路板焊接后發生彎曲，元件腳很難剪平整齊。板子也無法裝到機箱或機內的插座上，所以，裝配廠碰到板翹同樣是十分煩惱。
目前的表面貼裝技術正在朝著高精度、高速度、智能化方向發展，這就對作為各種元器件家園的 PCB 板提出了更高的平整度要求。
在 IPC 標準中特別指出帶有表面貼裝器件的 PCB 板允許的變形量為 0.75%，沒有表面貼裝的 PCB 板允許的變形量為 1.5%。
實際上，為滿足高精度和高速度貼裝的需求，部分電子裝配廠家對變形量的要求更加嚴格，如有要求允許的變形量為 0.5%，甚至有個別要求 0.3%。
PCB 板由銅箔、樹脂、玻璃布等材料組成，各材料物理和化學性能均不相同，壓合在一起后必然會產生熱應力殘留，導致變形。
同時在 PCB 的加工過程中，會經過高溫、機械切削、濕處理等各種流程，也會對板件變形產生重要影響，總之可以導致 PCB 板變形的原因復雜多樣，如何減少或消除由于材料特性不同或者加工引起的變形，成為 PCB 制造商面臨的復雜問題之一。
PCB板變形產生原因分析
PCB 板的變形需要從材料、結構、圖形分布、加工制程等幾個方面進行研究，文章將對可能產生變形的各種原因和改善方法進行分析和闡述。
電路板上的鋪銅面面積不均勻，會惡化板彎與板翹。
展開 Workbench案例3-PCB電路板芯片熱分析
簡介
下圖所示的電路板包括三個在正常運行時會產生熱量的芯片。其中一只芯片要電路板通電，芯片就會保持通電，另外兩個芯片通電和斷電是周期性地，在不同的時間以及有不同的持續時間。穩態熱分析和瞬態熱分析用于研究由這些芯片產生的熱量引起的溫度變化。
操作步驟
創建穩態熱分析項目：Steady-State-Thermal；
在穩態分析項目之后，創建一個瞬態熱分析項目，并于穩態熱分析項目連接；連接方式如圖所示：
導入幾何模型：導入PCB板的幾何模型X_T格式；切換單位制為：Metric（m,kg,N,s,V,A）
網格劃分：設置網格劃分方式為Multi Zone；
設置Sizing：選擇初PCB板之外的其他15個元件，設置網格尺寸為：0.0009m；
設置Sizing：選擇PCB板，設置單元尺寸大小為：0.002m；如圖所示：
設置邊界條件：
設置發熱芯片的發熱量：Internal heat generation 大小為：5e7W/m3；芯片位置如圖所示：
設置熱傳導Convection：選擇所有的幾何模型；在Film Coefficient欄右鍵，選擇Import Temperature Dependent，如圖所示：
選擇Stagnant Air-Simplified Case；如圖所示：
5.求解&查看結果：查看穩態分析結果的PCB板及元件溫度場如圖所示：
現在已完成穩態熱分析，這是總體目標的第一部分；對于本案例，將在其余步驟中執行瞬態熱分析。
準備瞬態熱分析時需要注意的事項：
? 如果突出顯示瞬態熱對象下的初始溫度對象，會注意到在詳細信息視圖中，只讀顯示初始溫度和初始溫度環境。
展開 基于SimSolid的PCB板靜力學分析案例
隨著科學技術的不斷發展，電子信息產業日漸趨于成熟，PCB(Printed Circuit Board印刷電路板)產業也發展迅速，因此對PCB板的性能也提出了更高的要求。文本基于SimSolid對PCB板拔出工況進行分析。
一、模型簡介
本次用于計算的PCB模型如下圖所示：
圖一、PCB板三維模型
圖二、引腳和PCB配合示意圖
圖三、引腳和PCB配合示意放大圖
圖四、爆炸圖
二、材料設置
SimSolid自帶材料庫，包含steel、Al、glass、copper、Rubber、plastic等常見材料，方便了用戶；并且用戶可以自建材料，避免了重復性工作。
如下圖所示模型材料設置為copper，其余模型設置為steel。此文旨在演示SimSolid的功能，PCB板具體材料還有待進一步討論。
展開 仿真案例｜三維電磁仿真的整合封裝和PCB電路板仿真
此接口類似于電路板和封裝設計人員在經典EDA流程中使用的接口。通過讀取*.brd、*.mcm、*.sip或ODB++，可以導入完整的數據庫設計。所有信息，制圖圖元drawing primitives、網絡、焊盤padstack、焊線bondwire和堆棧定義stack-up都在3-D布局界面中轉換。此外，維護繪圖原語允許定義參數，如軌跡寬度，這在簡單多邊形中是不可能的。一旦導入之后，可以通過選擇感興趣的網格或使用多邊形指定區域來裁剪布局的一部分。使用*.brd文件導入整個PCB電路板，然后通過選擇幾個網絡創建一個裁剪設計。使用*.MCM文件導入完整的封裝，然后通過選擇感興趣的網絡創建一個切割設計。
圖3顯示了封裝和PCB電路板的俯視圖。請注意，封裝和PCB電路板并不具有相同的疊層，如果您想在一次仿真中將PCB電路板和封裝結合起來，這可能會是一個挑戰。HFSS3D layout支持層次結構，這意味著您可以通過簡單的復制/粘貼將具有不同堆棧的兩個設計組合起來。
此外，維護制圖圖元允許定義參數，例如軌跡寬度，這在簡單多邊形中是不可能的。導入后，可以通過選擇感興趣的網絡或使用多邊形指定區域來剪切布局的一部分。使用*.brd文件導入整個PCB電路板，然后通過選擇幾個網絡創建一個被剪裁過的局部設計。使用*.mcm文件導入完整的包，然后通過選擇感興趣的網絡創建剪切設計。圖3顯示了組件和電路板的俯視圖。請注意，包和板沒有相同的堆棧，如果要在一個模擬中組合PCB電路板和封裝，這可能是一個挑戰。HFSS3D layout流支持層次結構，這意味著您可以通過簡單的復制/粘貼將具有不同堆棧的兩個設計組合起來。
圖4顯示了封裝，PCB電路板以及復制/粘貼整合了封裝和PCB電路板設計結果的三維視圖。
展開 電子產品PCB電路板散熱的方法
因此，對PCB電路板進行很好的散熱處理是非常重要的。
本博文將對PCB電路板散熱技巧進行討論交流~
1
PCB自身散熱
PCB自身散熱是一種簡單、實用、低成本的散熱方式。目前PCB電路板板材主要是：覆銅/環氧玻璃布基材或酚醛樹脂玻璃布基材，這些基材雖然具有優良的電氣性能和加工性能，但散熱性差幾乎不能指望由PCB本身樹脂傳導熱量。所以，需要設計從元件的表面向周圍空氣中散熱。
那么怎么做呢？最好方法是提高與發熱元件直接接觸的PCB自身的散熱能力，通過PCB板傳導出去或散發出去。例如，加散熱銅箔和采用大面積電源地銅箔、加熱過孔、在IC芯片背面露銅，減小銅皮與空氣之間的熱阻等方式。
2
優化元器件布局
在一塊PCB印制板上的器件應盡可能按其發熱量大小及散熱程度分區排列，發熱量小或耐熱性差的器件（如小信號晶體管、小規模集成電路、電解電容等）放在冷卻氣流的最上流（入口處），發熱量大或耐熱性好的器件（如功率晶體管、大規模集成電路等）放在冷卻氣流最下游。
展開 從原理圖到實實在在PCB電路板，這一過程其實也不容易！
大家都知道理做PCB板就是把設計好的原理圖變成一塊實實在在的PCB電路板，請別小看這一過程，有很多原理上行得通的東西在工程中卻難以實現,或是別人能實現的東西另一些人卻實現不了，因此說做一塊PCB板不難,但要做好一塊PCB板卻不是一件容易的事情。
微電子領域的兩大難點在于高頻信號和微弱信號的處理，在這方面PCB制作水平就顯得尤其重要，同樣的原理設計，同樣的元器件，不同的人制作出來的PCB就具有不同的結果，那么如何才能做出一塊好的PCB板呢？
根據我們以往的經驗,想就以下幾方面談談自己的看法：
一要明確設計目標
接受到一個設計任務，首先要明確其設計目標,是普通的PCB板、高頻PCB板、小信號處理PCB板還是既有高頻率又有小信號處理的PCB板，如果是普通的PCB板，只要做到布局布線合理整齊，機械尺寸準確無誤即可，如有中負載線和長線，就要采用一定的手段進行處理，減輕負載,長線要加強驅動,重點是防止長線反射。
當板上有超過40MHz的信號線時，就要對這些信號線進行特殊的考慮，比如線間串擾等問題。如果頻率更高一些，對布線的長度就有更嚴格的限制，根據分布參數的網絡理論，高速電路與其連線間的相互作用是決定性因素，在系統設計時不能忽略。隨著門傳輸速度的提高，在信號線上的反對將會相應增加，相鄰信號線間的串擾將成正比地增加，通常高速電路的功耗和熱耗散也都很大，在做高速PCB時應引起足夠的重視。
當板上有毫伏級甚至微伏級的微弱信號時，對這些信號線就需要特別的關照，小信號由于太微弱，非常容易受到其它強信號的干擾，屏蔽措施常常是必要的，否則將大大降低信噪比。以致于有用信號被噪聲淹沒，不能有效地提取出來。
展開 熱設計的重要性以及PCB電路板散熱設計技巧
對于PCB電路板的散熱是一個非常重要的環節，那么PCB電路板散熱技巧是怎樣的，下面我們一起來討論下。
對于電子設備來說，工作時都會產生一定的熱量，從而使設備內部溫度迅速上升，如果不及時將該熱量散發出去，設備就會持續的升溫，器件就會因過熱而失效，電子設備的可靠性能就會下降。因此，對電路板進行很好的散熱處理是非常重要的。
二、印制電路板溫升因素分析
引起印制板溫升的直接原因是由于電路功耗器件的存在，電子器件均不同程度地存在功耗，發熱強度隨功耗的大小變化。
印制板中溫升的 2 種現象：
（1） 局部溫升或大面積溫升；
（2） 短時溫升或長時間溫升。在分析 PCB 熱功耗時，一般從以下幾個方面來分析。
2.1 電氣功耗
（1）分析單位面積上的功耗；
（2）分析 PCB 板上功耗的分布。
2.2 印制板的結構
（1）印制板的尺寸；
（2）印制板的材料。
2.3 印制板的安裝方式
（1）安裝方式（如垂直安裝，水平安裝）；
（2）密封情況和離機殼的距離。
2.4 熱輻射
（1）印制板表面的輻射系數；
（2）印制板與相鄰表面之間的溫差和他們的絕對溫度
2.5 熱傳導
（1）安裝散熱器；
（2）其他安裝結構件的傳導。
2.6 熱對流
（1）自然對流；
（2）強迫冷卻對流。
從 PCB上述各因素的分析是解決印制板的溫升的有效途徑，往往在一個產品和系統中這些因素是互相關聯和依賴的，大多數因素應根據實際情況來分析，只有針對某一具體實際情況才能比較正確地計算或估算出溫升和功耗等參數。
三、PCB熱設計的一些方法
1 通過PCB板本身散熱
目前廣泛應用的PCB板材是覆銅／環氧玻璃布基材或酚醛樹脂玻璃布基材，還有少量使用的紙基覆銅板材。
展開 
芯片PCB板級熱仿真怎么做？從小米環形冷泵散熱系統說起
不光是汽車行業，這幾年芯片計算能力需求的飛速發展和對可靠性要求的日益提升，越來越需要高速PCB板以及大功率PCB板，這對前期的設計提出更高的要求，需要仿真加以驗證，甚至是需要熱電耦合仿真或者結構熱耦合仿真。對于PCB板級熱仿真，Icepak可以導入精確的布線，并通過metal fraction計算局部的導熱系數，這樣更好的得到一個貼合實際的結果。它還提供了各種熱阻模型，常用的雙熱阻模型，以及DELPHI模型，以及詳細模型。除此之外還包含各種宏命令，方便對于特定問題的求解，它也可與ANSYS workbench中其他模塊數據相關聯。
做板級熱仿真，首先第一步便是參數的收集。要知道所處的工作溫度（環溫），以及板子的尺寸大小、布置方向、器件的尺寸大小和在PCB板的相應的位置，是否有風或者其他外加散熱措施。除此之外，需要器件手冊的相關內容，RθJB和RθJC以及最大TjMax，前兩個熱阻參數是雙熱阻模型所必須的，最大結溫是為了驗證結果是否超溫。ECAD類型的PCB是ANSYS Icepak 中四種類型 PCB 中最詳細和準確的，它的走線和過孔的實際幾何形狀并未與 CFD 模型的其余部分一起網格化，它是通過從導入的跡線和過孔來計算各向異性的導熱率，在每個 CFD 網格單元中對跡線和過孔的影響進行建模，每個金屬層和絕緣層都是單獨建模的，從而保持高度的準確性。
第二步是模型的導入，icepak的模型設置。模型主要由基本的幾何模型和layout布線模型，幾何模型中又有板子和器件兩部分組成。
導入幾何模型快捷的方式是IDF方法，也可以從SCDM（Space Claim）中導入。器件和板子導入后也需要對厚度和邊長進行檢查，否則可能會有誤差。
展開 ansys18.2 PCB板跌落顯示動力學分析 ￥8.88
本教程使用為某PCB主板，上面承載這CPU與散熱片以及一些內存芯片，材料參數已知。CPU與散熱片通過膠粘，已知該種膠的臨界應力極限值。通過仿真，分析該PCB板在以與地面成某一角度時跌落過程中，是否會出現散熱片與CPU脫離。
采用ANSYS18.2 Explicit STR顯式動力學分析模塊，對PCB板跌落過程進行仿真。
科普 | PCB制板基礎知識
時鐘傳輸線要求及PCB分層
時鐘走線原則：在緊鄰時鐘走線層安排完整的映像平面層，減小走線的長度并進行阻抗控制。
錯誤的跨層走線和阻抗不匹配會導致：
走線使用過孔和跳轉導致映像回路的不完整性；
映像平面上由于器件信號管腳上電壓隨著信號的變化而變化產生的浪涌電壓；
如果走線沒有考慮3W原則的話，不同時鐘信號會引起串擾；
時鐘信號的布線
時鐘線一定要走在多層PCB板的內層。并且一定要走帶狀線；如果要走在外層，只能走微帶線。
走在內層能保證完整的映像平面，它可以提供一個低阻抗射頻傳輸路徑，并產生磁通量，以抵消它們的源傳輸線的磁通量，源和返回路徑的距離越近，則消磁就越好。由于增強了消磁能力，高密PCB板的每個完整平面映像層可提供6－8dB的抑制。
時鐘布多層板的好處：有一層或者多層可以專門用于完整的電源和地平面，可以設計成好的去藕系統，減小地環路的面積，降低了差模輻射，減小了EMI，減小了信號和電源返回路徑的阻抗水平，可以保持全程走線阻抗的一致性，減小了鄰近走線間的串擾等。
十一、PCB疊層設計
在設計多層PCB電路板之前，設計者需要首先根據電路的規模、電路板的尺寸和電磁兼容（EMC）的要求來確定所采用的電路板結構，也就是決定采用4層，6層，還是更多層數的電路板。確定層數之后，再確定內電層的放置位置以及如何在這些層上分布不同的信號。這就是多層PCB層疊結構的選擇問題。層疊結構是影響PCB板EMC性能的一個重要因素，也是抑制電磁干擾的一個重要手段。
展開 干貨 | PCB板中的抗干擾該如何設計？
在高速PCB及系統設計中，高頻信號線、集成電路的引腳、各類接插件等都可能成為具有天線特性的輻射干擾源，能發射電磁波并影響其他系統或本系統內其他子系統的正常工作。
PCB及電路抗干擾措施
印制電路板的抗干擾設計與具體電路有著密切的關系，接下來，我們僅就PCB抗干擾設計的幾項常用措施做一些說明。
1
電源線設計
根據印制線路板電流的大小，盡量加租電源線寬度，減少環路電阻。同時、使電源線、地線的走向和數據傳遞的方向一致，這樣有助于增強抗噪聲能力。
2
地線設計地線設計的原則
(1)數字地與模擬地分開。若線路板上既有邏輯電路又有線性電路，應使它們盡量分開。低頻電路的地應盡量采用單點并聯接地，實際布線有困難時可部分串聯后再并聯接地。高頻電路宜采用多點串聯接地，地線應短而租，高頻元件周圍盡量用柵格狀大面積地箔。
(2)接地線應盡量加粗。若接地線用很紉的線條，則接地電位隨電流的變化而變化，使抗噪性能降低。因此應將接地線加粗，使它能通過三倍于印制板上的允許電流。如有可能，接地線應在2~3mm以上。
(3)接地線構成閉環路。只由數字電路組成的印制板，其接地電路布成團環路大多能提高抗噪聲能力。
3
退藕電容配置
PCB設計的常規做法之一是在印制板的各個關鍵部位配置適當的退藕電容。退藕電容的一般配置原則是：
(1)電源輸入端跨接10 ~100uf的電解電容器。
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