Ansys 於電子產業應用

衝擊情境下的 PCB 可靠度

如何在衝擊情境下,優化您的 PCB?
在設計印刷電路板 (PCB) 時,我們知道電子故障的主要原因:熱循環、振動、衝擊和跌落。您可以執行各種物理測試來確定電子設備故障的方式和原因,但是使用 PCB 建模和模擬是更快且更具成本效益的解決方案。

Ansys 優化PCB設計

在設計印刷電路板 (PCB) 時,我們知道電子故障的主要原因:熱循環、振動、衝擊和跌落。您可以執行各種物理測試來確定電子設備故障的方式和原因,但是使用 PCB 建模和模擬是更快且更具成本效益的解決方案。

當模擬與物理測試結合使用時(指當物理測試針對模擬結果進行客制化並且只需要一兩次測試),您的電子產品的可靠性幾乎可以得到保證。

 

在衝擊情境下,優化您的 PCB 設計

當突然且不規則的加速度引起機械位移時,就會發生結構衝擊。更具體地說,它發生的時間少於 20 毫秒,加速度至少為 10 G,發生次數少於 100,000 次。

設計用於衝擊的 PCB 時的一個很好的經驗法則是,電路板的諧振頻率應至少比衝擊脈衝頻率高 3 倍。

 

衝擊範例:10 ms 脈衝

50Hz脈衝頻率
電路板應 > 150 Hz

                   圖 5:機械衝擊加速度隨時間變化的圖表

                                               圖 6:衝擊脈衝頻率和諧振頻率的方程式

 

為了降低機械衝擊和跌落造成的 PCB 故障風險,您可以使用多種策略,包括:

勵磁降低

  • 減震器(主要用於大型電子組件)
  • 外部緩衝(手機殼、保險槓)
  • 彈射質量(電池彈出)

組件級

  • 元件選擇
  • 陶瓷電容器上的柔性端接
  • 含鉛零件
  • 黏接
  • 底部填充/邊緣粘合/鉚接

印刷電路板設計

  • PCB厚度
  • 掛載點位置

 

今天為大家分享的範例中所示,在針對衝擊情境下設計電路板時,您可以做出的最重要的設計決策是:

  • 確保從高應變區域移除應變敏感組件。
  • 移動您的安裝點以減輕電路板和組件上的壓力。
  • 仔細選擇你的材料。


對這些環境因素中的每一個進行模擬都將減少測試迭代和設計時間,並提供對產品可靠性和使用壽命的寶貴見解。

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