良好叠层设计应了解的PCB机械性能

成为一名优秀的PCB设计师意味着您知道如何设计叠层。设计良好的堆栈要求您了解元素或图层应该是什么以及应该如何排列。有许多因素会影响您的选择和设计，包括板子类型， 层数和排列和 材料特性。尽管电气和热材料属性对您的电路板设计很重要，但您应确保将机械属性纳入堆叠设计中。在讨论如何执行此操作之前，让我们看一下应该包括的PCB机械性能。

 

您应该知道的PCB机械性能

全面来说，PCB堆叠是指电路板结构的信号层和平面层是如何机械布置和连接的。中PCB构造，通常从上到下以对称顺序“堆叠”图层。这种安排通常由将通过电路板和电路板传播的信号类型指导。通过选择这将有助于信号和电流的流动。从机械上讲，您的电路板必须能够承受在制造过程以及正常操作过程中可能遇到的任何物理应力。在组装过程中，这些因素包括在焊接和回流过程中遇到的温度变化以及在去面板化和其他处理过程中发生的弯曲应力。操作危险可能是由于振动，恶劣的天气条件或在关键系统（例如航天，极端温度波动和辐射。

为了应对这些可能对电路板结构完整性造成的威胁，您应该意识到机械性能，这些机械性能可以量化评估电路板在机械应力下的性能。其中最重要的是：

l 弯曲强度

可能，电路板最重要的机械性能是其抵抗力的好坏，这些力可能会改变其形状，而无论 构成因素。暴露于过热或直接物理力的作用下，板的弯曲或挠曲强度（通常在讨论挠性或刚挠性PCB时通常使用的术语）的强度最大。但是，冲击和振动也可能是强力或高压的威胁。在某些制造商中有时用来代替弯曲强度的另一种强度度量是杨氏模量，它可以量化材料或结构的刚度，尤其是在纵向方向上。

l 脱层时间

此属性定义了层在层压板与基材分离之前可以承受多长时间的热量。这对于组装很重要，因为回流温度可能达到250°C（482°F）无铅焊接 或者在操作过程中您的电路板长时间暴露在极端温度下。

l 剥离强度

这与脱层时间有关。但是，这里最小的粘结压力是确定的度量。这种可粘合性的威胁可能是热的或化学的。剥离测试是其中一项电路板测试方法 可以在制造过程中执行。

l 密度

密度是PCB的另一个重要属性，通常与介电材料有关。材料越密实，由于机械力而击穿的可能性就越小。介电密度和厚度对于设置电路板阻抗也很重要。

了解以上机械性能以及它们如何影响您的电路板可用于帮助您设计 PCB堆叠。

 

利用PCB机械特性的叠层设计

通常，堆叠是从电气角度设计的，其中层的数量及其配置是主要目标。当然，这些都是非常重要的，所做的选择将决定PCB处理信号传播的程度以及满足设计的操作标准。但是，运营成功始于电路板的可制造性，只有在您的PCB能够在其部署环境中可靠运行的情况下，才能维持成功。将PCB机械性能纳入设计时，可以最好地实现这些目标。可以按照以下建议进行操作。

1.了解您的电路板所在的操作环境。

为了对您的木板材料做出很好的选择，有必要知道它们所处的环境条件。除了温度范围外，这还包括您的电路板是否会受到冲击或振动。例如，移动机械中包含的板将需要承受连续的冲击和振动，在选择材料以防止现场故障时必须考虑这些冲击和振动。同样，重要的是选择不会因温度变化而受损的材料，例如汽车，航空和工业系统中可能存在的材料。

2.确保您的电路板达到或超过弯曲强度要求。

假设您的PCB必须遵守以下法规要求 IPC-6011， IPC-6012和 IPC-6013， 根据类型和分类。这些标准包括对刚性，柔性和刚性-柔性板的强度要求。如果您的PCB必须遵守更高的标准，则在选择材料时必须考虑到这一点。例如，如果您的电路板将成为汽车或航空系统的一部分，则强度要求将高于商业应用。

3.利用剥离测试确保您的电路板不会分层。

在组装过程中以及您的电路板进入现场后，脱层是一个问题。为确保您的层压板粘合满足这些条件，应在小批量生产过程中使用剥离测试。这样做可以使您在大批量生产之前进行材料更改，而这可能会降低良率。剥离测试是评估电路板在各种环境中的响应的好方法，因为它提供了可以与部署之前的环境要求进行比较的特定指标。

遵循上述建议将帮助您最大程度地减少制造过程中或安装后出现机械问题的可能性。结合这些，您应该建立一个结构完整性测试

 

良好的PCB叠层设计所涉及的不仅仅是确保信号正确布线和接地。它还要求您确保选择的材料和参数包括考虑PCB机械性能如何影响电路板的组装以及在其工作环境中保持结构的能力。