本文要點
 |
多(duō)層 PCB 有很多(duō)優點，但是，多(duō)層結構也(yě)會給電路闆帶來(lái)熱(rè)應力問題。 |
|---|---|
|
熱(rè)應力分(fēn)析是一種溫度和(hé)應力分(fēn)析方法，用(yòng)于确定多(duō)層 PCB 中的(de)熱(rè)應力點。 |
|
熱(rè)應力分(fēn)析結果有助于 PCB 設計人(rén)員(yuán)構建可(kě)靠、穩健和(hé)經過優化(huà)的(de)多(duō)層 PCB。 |
印刷電路闆 (PCB) 存在于所有電子設備中，是确保設備正常運行的(de)核心元件。每塊 PCB 上都載有電子設備的(de)一個(gè)重要子系統，用(yòng)于增加設備的(de)功能。因此，電子設備的(de)功能越多(duō)，就需要越多(duō)的(de) PCB 來(lái)保證正常運行。爲了(le)在設備中整合更多(duō)的(de) PCB，并滿足電壓要求，PCB 通(tōng)常是分(fēn)層的(de)。雖然多(duō)層電路闆有一些優點，但多(duō)層結構會對(duì)電路闆造成熱(rè)應力。爲此必須對(duì)多(duō)層電路闆進行熱(rè)應力分(fēn)析，以确定受應力影(yǐng)響的(de)區(qū)域并防止熱(rè)變形。
我們先來(lái)了(le)解一下(xià)多(duō)層 PCB，以便更好地了(le)解對(duì)其進行熱(rè)應力分(fēn)析的(de)需求。
熱(rè)應力分(fēn)析可(kě)以檢測電路闆中受應力影(yǐng)響的(de)區(qū)域
什(shén)麽是多(duō)層 PCB？
爲了(le)滿足現代電子設備的(de)空間和(hé)重量限制，必須采用(yòng)多(duō)層 PCB。顧名思義，多(duō)層 PCB 由多(duō)層材料層壓在一起，最終形成一塊電路闆。多(duō)層 PCB 在制造時(shí)利用(yòng)了(le)高(gāo)壓和(hé)高(gāo)溫條件，以便讓各層之間緊密粘合，避免電路闆内出現氣泡。
多(duō)層 PCB 的(de)用(yòng)途和(hé)優點
随著(zhe)現代電子産品尺寸變得(de)更小，功能也(yě)更加複雜(zá)，多(duō)層 PCB 相對(duì)于單層 PCB 有許多(duō)明(míng)顯的(de)優勢，尤其是在以下(xià)應用(yòng)領域：
|
數據存儲 |
|---|---|
|
衛星系統 |
|
移動通(tōng)信 |
|
信号傳輸 |
|
工業控制 |
|
太空裝備 |
|
核探測系統 |
在這(zhè)些應用(yòng)中使用(yòng)多(duō)層 PCB 的(de)優點包括：
1. |
在電路闆面積相同的(de)前提下(xià)，多(duō)層 PCB 比單層或雙面 PCB 處理(lǐ)的(de)電路更多(duō)。多(duō)層 PCB 的(de)組裝密度高(gāo)，因此适用(yòng)于複雜(zá)系統中的(de)高(gāo)容量和(hé)高(gāo)速應用(yòng)。 |
|---|---|
2. |
多(duō)層 PCB 體積小、重量輕，因此非常适合空間和(hé)重量受限的(de)設備。 |
3. |
多(duō)層 PCB 的(de)可(kě)靠性很高(gāo)。 |
4. |
多(duō)層 PCB 是柔性的(de)，可(kě)用(yòng)于需要彎曲的(de)電路結構中。 |
5. |
多(duō)層 PCB 可(kě)承受高(gāo)溫和(hé)高(gāo)壓，可(kě)用(yòng)于對(duì)電路耐用(yòng)特征要求較高(gāo)的(de)設備。 |
6. |
在多(duō)層 PCB 中很容易進行受控阻抗布線。 |
7. |
多(duō)層 PCB 中的(de)電源和(hé)接地層有助于實現 EMI 屏蔽。 |
多(duō)層 PCB 中的(de)熱(rè)應力
制作多(duō)層 PCB 時(shí)，半固化(huà)片和(hé)核心材料層堆疊在一起。導體被封裝在樹脂材料中，各層則用(yòng)粘合劑粘合起來(lái)。多(duō)層 PCB 涉及的(de)所有材料都有不同的(de)熱(rè)膨脹和(hé)收縮率，即熱(rè)膨脹系數 (CTE)。CTE 差異和(hé)溫度升高(gāo)導緻了(le)多(duō)層 PCB 的(de)溫度場(chǎng)和(hé)熱(rè)應力場(chǎng)。高(gāo)熱(rè)應力會導緻 PCB 變形，并造成電路運行、可(kě)靠性和(hé)壽命出現嚴重問題。
對(duì)多(duō)層 PCB 進行熱(rè)應力分(fēn)析的(de)重要性
熱(rè)應力分(fēn)析是指在多(duō)層 PCB 上進行溫度和(hé)應力耦合現場(chǎng)分(fēn)析，使用(yòng)熱(rè)應力分(fēn)析法來(lái)分(fēn)析高(gāo)溫和(hé)低溫循環對(duì)電路器件和(hé)運行的(de)影(yǐng)響。然後根據熱(rè)應力分(fēn)析結果修改多(duō)層 PCB 的(de)物(wù)理(lǐ) layout，這(zhè)有助于減少多(duō)層 PCB 的(de)溫度場(chǎng)和(hé)熱(rè)應力場(chǎng)。
熱(rè)應力分(fēn)析在很多(duō)方面都有幫助，包括：
1. |
根據多(duō)層 PCB 焊點上的(de)溫度應力和(hé)剪切力來(lái)擺放器件。 |
|---|---|
2. |
預測多(duō)層 PCB 中出現分(fēn)層和(hé)微裂紋的(de)幾率。 |
3. |
預測多(duō)層 PCB 是否會發生變形。 |
在設計經過優化(huà)的(de)多(duō)層 PCB 時(shí)，熱(rè)應力分(fēn)析結果非常有用(yòng)，有助于有效減少多(duō)層 PCB 中的(de)溫度極值和(hé)應力極值，還(hái)有助于提高(gāo)多(duō)層 PCB 的(de)熱(rè)可(kě)靠性、物(wù)理(lǐ)闆的(de)穩健性和(hé)使用(yòng)壽命。Cadence Celsius Thermal Solver 工具的(de)熱(rè)應力分(fēn)析可(kě)以幫助我們找到設計中可(kě)能會導緻電路故障的(de)過熱(rè)區(qū)域，從而提高(gāo)多(duō)層 PCB 的(de)穩定性。
( 中文字幕 / 英文配音(yīn) )
溫馨提醒：觀看前可(kě)在影(yǐng)片下(xià)方設定圖示調整畫(huà)質至 1080p HD，以獲得(de)最佳觀看體驗
譯文授權轉載出處 (Graser 協同校閱)
長(cháng)按識别 QRcode，關注「Cadence 楷登 PCB 及封裝資源中心」
歡迎關注 Graser 社群，實時(shí)掌握最新技術應用(yòng)信息
