З.Х.М. Аль-Араджи1, О.Ю. Макаров2, А.В. Турецкий3, Ю.В. Худяков4

1-4 ФГБОУ ВО «Воронежский государственный технический университет» (г. Воронеж, Россия)

Постановка проблемы. Современные электронные блоки во время работы подвергаются различным видам нагрузок (например, удары и вибрация), которые приводят к повреждению печатной платы и нарушению целостности паяных соединений из-за возникновения повышенного напряжения. Поэтому проектирование многослойной печатной платы (МПП), подвергающейся механическим воздействиям, является сложной задачей. Для ее решения требуется сократить временные и материальные затраты путем применения процесса моделирования и инженерного анализа на начальных этапах проектирования МПП.

Цель. Исследовать точность моделирования механических характеристик МПП в среде Creo, определить оптимальный способ закрепления (фиксации) МПП и выявить влияние массы установленных компонентов, расположенных в разных местах платы, на устойчивость к механическим воздействиям, а также спрогнозировать усталостную прочность конструкции ПП.

Результаты. Предложена методика проектирования ПП, использующая в отличие от существующих взаимосвязь между способами нагрузки и фиксации платы. Показана взаимосвязь между механическим напряжением и способами фиксации платы. Проведено моделирование в среде Creo, которое учитывало четыре граничных условиях при закреплении платы для определения оптимального способа фиксации с наименьшим напряжением. Применены варианты закрепления ПП с установленными на ней компонентами методом «сосредоточенная масса» и пустой печатной платой. Показано, что наименее предпочтительным является вариант крепления платы с точками, имеющими координаты с соотношением a/4 и b/4, где а и b − длина и ширина печатной платы соответственно. Даны рекомендации избегать размещения электронных компонентов вблизи краев и точек крепления, как наиболее уязвимых к нагрузкам. Спрогнозирована с помощью САПР Creo усталостная прочность конструкции печатной платы при различных условиях монтажа компонентов и предложен вариант наиболее оптимальной конструкции.

Практическая значимость. Предложенная методика проектирования МПП отличается от традиционных методик более коротким временем доработки конструкции в результате применения моделирования.

Аль-Араджи З.Х.М., Макаров О.Ю.,Турецкий А.В., Худяков Ю.В. Оптимизация способа закрепления печатной платы для минимизации механических напряжений // Радиотехника. 2021. Т. 85. № 6. С. 5−11. DOI: https://doi.org/10.18127/j00338486-202106-01

1. Вишневский А.М., Городецкий Б.Н. Проблема обеспечения электромагнитной безопасности современных морских технических объектов // Труды Крыловского государственного научного центра. 2019. № 1(387).
2. Воробьев Д.В., Реута Н.С., Горячев, Н.В. Характеристики и источники механических воздействий на радиоэлектронные средства // Молодой ученый. 2014. № 19. С. 182−185.
3. Аль-Араджи З.Х.М., Макаров О.Ю., Муратов А.В., Турецкий А.В., Суайкат Х.А. Методика выбора оптимального расположения компонентов на многослойных печатных платах с учетом внешних механических воздействий // Вестник Воронежского государственного технического университета. 2020. Т. 16. № 3. С. 65−72.
4. Лозовой И.А., Турецкий А.В. Методика анализа радиоэлектронных модулей на механическую прочность // Радиотехника. 2013. № 3. С. 85−88.
5. You A., Be M.A.Y., In I. Fatigue life calculations of structural elements by means of equivalent load spectrum and material properties for LCF and HCF Fatigue Life Calculations of Structural Elements by Means of Equivalent Load Spectrum and Material Properties for. 2018.
6. Singh K.K., Singh N.K., Jha R. Analysis of symmetric and asymmetric glass fiber reinforced plastic laminates subjected to lowvelocity impact // J. Compos. Mater. 2016. V. 50. № 14. Р. 1853–1863.
7. Steinberg D.S. Vibrations analysis for electronic equipment. New York. 1973. 456 p.
8. Steinberg D.S. Vibration analysis for electronic equipment. John Wiley & Sons. 2000.
9. Стрижиус В.Е. Механизмы накопления усталостного повреждения при сложном программном нагружении слоистых  композитов: существующие гипотезы // Научно-технические ведомости СПбПУ. Естественные и инженерные науки. 2019. Т. 25. № 4.