印刷電路板組件
關(guān)注創(chuàng)建者：匿名 創(chuàng)建時(shí)間：2025-11-13
印刷電路板組件的實(shí)例教程
簡(jiǎn)介
便攜式電子設(shè)備（如數(shù)碼相機(jī)、移動(dòng)電話和PDA）使用印刷電路板（PCB）。由于對(duì)便利性和多功能性的需求增加，這些器件的設(shè)計(jì)重點(diǎn)是小型化，以適應(yīng)更高密度和更小尺寸的集成電路（IC）封裝。這些設(shè)計(jì)限制要求更小的焊點(diǎn)和更細(xì)的間距，這導(dǎo)致了板級(jí)互連的脆弱性。在運(yùn)輸和客戶(hù)使用過(guò)程中暴露于惡劣的動(dòng)態(tài)載荷環(huán)境是PCB的一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。PSD分析模擬了在這些惡劣條件下遇到未知載荷的隨機(jī)激勵(lì)。
模態(tài)疊加法通過(guò)將一個(gè)大的線性動(dòng)態(tài)系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為一組使用法向模態(tài)系統(tǒng)的非耦合方程，從而有效地解決了該問(wèn)題。疊加法的第一步是通過(guò)模態(tài)分析獲得系統(tǒng)的特征頻率和特征模態(tài)。然后進(jìn)行下游的模態(tài)瞬態(tài)分析、模態(tài)諧波分析和頻譜分析。
在模態(tài)分析中，通常只提取低頻的一個(gè)子集，截?cái)喔哳l模態(tài)。因此，基于模態(tài)子空間的解的精度無(wú)法保證，盡管使用殘差向量可以提高精度。計(jì)算殘差向量并將其歸一化為提取的模態(tài)，然后可用于所有下游分析（模態(tài)瞬態(tài)、模態(tài)諧波和頻譜分析）。
使用應(yīng)力/應(yīng)變模式的直接組合方法，提高了模態(tài)疊加擴(kuò)展通道的效率。可以通過(guò)應(yīng)用單元結(jié)果展開(kāi)選項(xiàng)來(lái)激活模態(tài)分析中的展開(kāi)。
問(wèn)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(yīng)譜對(duì)該模型進(jìn)行了基礎(chǔ)激勵(lì)下的PSD分析。目的是確定1-位移解，并比較有殘差向量和無(wú)殘差向量的結(jié)果的準(zhǔn)確性。通過(guò)模態(tài)疊加展開(kāi)（MXPAND）驗(yàn)證了計(jì)算效率的提高。
建模
本節(jié)描述PCB組件的詳細(xì)建模。包括以下建模主題：
建模PCB結(jié)構(gòu)
該組件由三塊堆疊在一起的PCB組成。每個(gè)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(jié)構(gòu)，每個(gè)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(jié)構(gòu)。
展開(kāi) 該示例問(wèn)題演示了如何使用獨(dú)立于網(wǎng)格的增強(qiáng)單元來(lái)執(zhí)行印刷電路板（PCB）的熱結(jié)構(gòu)分析。
重點(diǎn)介紹了以下特性和功能：
• 使用離散和涂抹的加固單元進(jìn)行建模。
• 熱分析后進(jìn)行下游結(jié)構(gòu)分析。
介紹
印刷電路板（PCB）在電子設(shè)備和其他相關(guān)應(yīng)用中無(wú)處不在。一般來(lái)說(shuō)，PCB是由多層層壓材料和多層樹(shù)脂粘合而成的。這些層嵌入有導(dǎo)電金屬部件和垂直穿過(guò)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(shí)體、殼和梁?jiǎn)卧Ｈ欢捎赑CB的每個(gè)樹(shù)脂層中所涉及的嵌入體數(shù)量巨大，該方法通常是困難和耗時(shí)的
網(wǎng)格獨(dú)立增強(qiáng)單元技術(shù)通過(guò)使用MESH200單元定義嵌入?yún)^(qū)域的拓?fù)洳o(wú)縫創(chuàng)建嵌入增強(qiáng)單元，為PCB建模和網(wǎng)格化提供了更好的選擇。不涉及復(fù)雜的接觸建模、耦合或困難的網(wǎng)格劃分技術(shù)。
問(wèn)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(jié)構(gòu)分析。
由于運(yùn)行載荷而在一些嵌入式金屬跡線上產(chǎn)生的熱量會(huì)導(dǎo)致整個(gè)PCB的溫度梯度。梯度會(huì)導(dǎo)致PCB在操作期間變形，并引起熱應(yīng)力和應(yīng)變。
建模
用于穩(wěn)態(tài)熱分析的模型使用ANSYS Mechanical創(chuàng)建，生成初始網(wǎng)格的單元：
• 表示小銅通孔的線體用LINK33劃分網(wǎng)格。
• 代表樹(shù)脂中嵌入銅和較大通孔的其他表面體用SHELL131劃分。
• 使用SOLID70對(duì)層壓板和樹(shù)脂實(shí)體進(jìn)行網(wǎng)格化。SOLID70單元進(jìn)行了修改（EMODIF），以創(chuàng)建SOLID278單元，以支持增強(qiáng)單元的生成。
每個(gè)固體層壓板和樹(shù)脂體在內(nèi)表面處彼此默認(rèn)接合接觸，從而形成六個(gè)接合接觸對(duì)。
展開(kāi) 印
刷電路板 (PCB) 測(cè)試套
件
通常，復(fù)雜電子產(chǎn)品在移動(dòng)或惡劣環(huán)境下的可靠性來(lái)自于開(kāi)發(fā)和密集測(cè)試中獲得的經(jīng)驗(yàn)。在HBK，我們的解決方案是通過(guò)對(duì)PCB板進(jìn)行應(yīng)變測(cè)量，簡(jiǎn)單和快速地進(jìn)行產(chǎn)品的機(jī)械耐久性和可靠性測(cè)試。
印刷電路板測(cè)試套件包含IPC/JEDEC 9704 PCB應(yīng)變測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)所需的所有工具和輔助材料，從應(yīng)變片到橋路放大器，以及可現(xiàn)場(chǎng)顯示結(jié)果的數(shù)據(jù)采集軟件。
除了預(yù)制引線應(yīng)變片及安裝輔助工具外，該套件還包含 QuantumX 橋路放大器和 catman 軟件，以及一個(gè)可立即使用的測(cè)試項(xiàng)目，可自動(dòng)生成測(cè)試報(bào)告或證書(shū)（Microsoft Word 格式）。
小型工具箱
包括用于印刷電路板應(yīng)變測(cè)量的所有材料和工具
便攜
可在不同位置的靈活安裝
安裝快速，簡(jiǎn)單 - 可用于多種不同應(yīng)用場(chǎng)合
可擴(kuò)展
QuantumX 模塊和 catman 軟件包完全兼容
所有產(chǎn)品都可以重新訂購(gòu)
可升級(jí)為HBM標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品
PCB套裝包括：
簡(jiǎn)單可靠的測(cè)量鏈
除了符合IPC/JEDEC 9704標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)變片和安裝工具外，便攜式、易于使用的PCB測(cè)試套件還包含一個(gè)QuantumX橋路放大器和catman DAQ軟件，并集成了可立即使用的測(cè)量項(xiàng)目，可自動(dòng)生成測(cè)試報(bào)告或證書(shū)。從傳感器到結(jié)果，簡(jiǎn)單地“即插即測(cè)”。
展開(kāi) 前言
印刷電路板通常由 多層層壓材料和 起加強(qiáng)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的樹(shù)脂材料粘合而成，類(lèi)似于層合板結(jié)構(gòu)， 層間鋪設(shè)金屬線路，以及有垂直穿過(guò)這些層的 金屬通孔，作為電路板外接口。
這樣一個(gè)印刷電路板熱結(jié)構(gòu)分析問(wèn)題，傳統(tǒng)的方法是對(duì)這些層合板（實(shí)體單元）、導(dǎo)電線路（殼單元）、外接金屬通孔（殼單元）進(jìn)行 一 一建模，這其中涉及到復(fù)雜的耦合和接觸問(wèn)題，而且電路板中包含大量 導(dǎo)電線路、
外接
金
屬
通
孔，如下圖示，這樣的建模分析方法費(fèi)力耗時(shí)。
本文基于 獨(dú)立網(wǎng)格增強(qiáng)單元技術(shù)( Mesh-independent reinforcing element technology)，并通過(guò)使用mesh200單元無(wú)縫的創(chuàng)建了印刷電路板中的鋪設(shè)線路&導(dǎo)電通孔，這其中不涉及復(fù)雜的接觸和耦合的復(fù)雜性。因此 ，獨(dú)立網(wǎng)格增強(qiáng)單元技術(shù)為含這種內(nèi)嵌入的結(jié)構(gòu)的模型建立和網(wǎng)格劃分提供了一個(gè)很好的選擇。
在芷行說(shuō)公眾號(hào)中的《汽車(chē)充氣輪胎的路面滾動(dòng)模擬》一文中也利用了增強(qiáng)單元技術(shù)來(lái)建立輪胎內(nèi)部的起結(jié)構(gòu)加強(qiáng)的鋼絲。
為了讀者更容易理解獨(dú)立網(wǎng)格增強(qiáng)單元技術(shù)，芷行會(huì)在下期文章中進(jìn)行詳細(xì)的講解和案例分析，敬請(qǐng)期待。
這樣的一個(gè)印刷電路板的熱結(jié)構(gòu)分析包含：1.由電子器件產(chǎn)熱流在結(jié)構(gòu)中傳遞；2.由于熱不均勻性導(dǎo)致的電路板結(jié)構(gòu)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(fù)載引起的結(jié)構(gòu)分析
關(guān)鍵仿真模擬技術(shù)特征：
獨(dú)立網(wǎng)格增強(qiáng)單元技術(shù)
含嵌入式增強(qiáng)單元模型的建立（如電路板中的銅線結(jié)構(gòu)、輪胎中的鋼絲結(jié)構(gòu)）
計(jì)算結(jié)果
計(jì)算結(jié)果最重要的是溫度分布結(jié)果，如下。
展開(kāi) </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(jī)械基板。幾乎所有現(xiàn)代消費(fèi)電子設(shè)備和配件，包括手機(jī)、平板電腦、智能手表、無(wú)線充電器和電源等，都要用到PCB。這些多材料、多層板構(gòu)成了印刷電路板組裝（<span style="color: var(--weui-LINK);">PCBA</span>）的穩(wěn)定基礎(chǔ)，負(fù)責(zé)引導(dǎo)有源組件和無(wú)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(jiān)固的非導(dǎo)電材料組合而成，這些材料具有絕緣性、防水性和溫度穩(wěn)定性。常見(jiàn)的PCB材料包括FR4、金屬和聚酰亞胺（PI）。在選擇PCB材料時(shí)，成本節(jié)省、功能性（如熱膨脹）和環(huán)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(hào)從一點(diǎn)傳輸?shù)搅硪稽c(diǎn)的路徑。這些薄體被稱(chēng)為“跡線”，通常由銅制成，銅是一種高導(dǎo)電性材料，其中電子在組件間移動(dòng)時(shí)電阻很小。
展開(kāi) 
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<p><strong>寫(xiě)在前面</strong></p><p><br></p><p>仿真、模擬、有限元分析、多物理場(chǎng)……這些術(shù)語(yǔ)是不是早已成為每位仿真人的“日常”？大家是否知曉其背后的技術(shù)原理和演進(jìn)趨勢(shì)，正深刻地改變著世界？<strong>Ansys全新推出【Simulation Topics】系列專(zhuān)題，邀您一起探索仿真世界。</strong>本專(zhuān)題將以“一期一會(huì)”的形式，攜手各領(lǐng)域?qū)＜遥瑖@Ansys
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該示例問(wèn)題演示了如何使用獨(dú)立于網(wǎng)格的增強(qiáng)單元來(lái)執(zhí)行印刷電路板（PCB）的熱結(jié)構(gòu)分析。
重點(diǎn)介紹了以下特性和功能：
• 使用離散和涂抹的加固單元進(jìn)行建模。
• 熱分析后進(jìn)行下游結(jié)構(gòu)分析。
介紹
印刷電路板（PCB）在電子設(shè)備和其他相關(guān)應(yīng)用中無(wú)處不在。一般來(lái)說(shuō)，PCB是由多層層壓材料和多層樹(shù)脂粘合而成的。這些層嵌入有導(dǎo)電金屬部件和垂直穿過(guò)這些層的金屬通孔
本示例問(wèn)題使用殘差向量來(lái)提高基于模態(tài)子空間的分析方法（如模態(tài)疊加和功率譜密度（Power spectral density, PSD）分析）的求解精度。該問(wèn)題包括研究用于獲得完整模型解的結(jié)果擴(kuò)展程序的計(jì)算效率。
簡(jiǎn)介
便攜式電子設(shè)備（如數(shù)碼相機(jī)、移動(dòng)電話和PDA）使用印刷電路板（PCB）。由于對(duì)便利性和多功能性的需求增加，這些器件的設(shè)計(jì)重點(diǎn)是小型化，以適應(yīng)更高密度和更小尺寸的集成電路
CINNO Research產(chǎn)業(yè)資訊，印刷電路板制造商松和產(chǎn)業(yè)（三重縣松阪市）近日開(kāi)發(fā)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(shè)備和汽車(chē)零部件電路。除了具有優(yōu)異的耐熱性能外，柔軟且能夠自由彎曲，也適用于可穿戴設(shè)備使用。據(jù)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(huì)上展出，并將由此開(kāi)拓新的商業(yè)合作伙伴。 松和產(chǎn)業(yè)開(kāi)發(fā)的透明并且柔軟可彎曲的印刷電路板 根據(jù)日媒
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刷電路板 (PCB) 測(cè)試套
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通常，復(fù)雜電子產(chǎn)品在移動(dòng)或惡劣環(huán)境下的可靠性來(lái)自于開(kāi)發(fā)和密集測(cè)試中獲得的經(jīng)驗(yàn)。在HBK，我們的解決方案是通過(guò)對(duì)PCB板進(jìn)行應(yīng)變測(cè)量，簡(jiǎn)單和快速地進(jìn)行產(chǎn)品的機(jī)械耐久性和可靠性測(cè)試
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前言
印刷電路板通常由 多層層壓材料和 起加強(qiáng)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的樹(shù)脂材料粘合而成，類(lèi)似于層合板結(jié)構(gòu)， 層間鋪設(shè)金屬線路，以及有垂直穿過(guò)這些層的 金屬通孔，作為電路板外接口。
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隨著微電子技術(shù)和電子組裝技術(shù)的發(fā)展，PCBA（Printed Circuit Board Assembly，印刷電路板組件）布局和組裝呈現(xiàn)出復(fù)雜化的趨勢(shì)。
