[發明專利]確定動態載荷作用下印制板組件中易損元件的封裝方法

在審

• 申請號: 201210374739.X
• 申請日: 2012-11-12
• 公開（公告）號: CN102890738A
• 公開（公告）日: 2013-01-23
• 發明（設計）人: 任建峰
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第十研究所
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 成飛(集團)公司專利中心 51121
• 代理人: 郭純武

技術領域

本發明涉及一種確定動載下印制板組件中易損元件的封裝方法，尤其是振動載荷作用下印制板組件中易損元件的封裝方法。?

背景技術

電子產品已經廣泛服務于航空、航天、航海以及交通、通訊、導航、工業電子、機器人技術等人們生活的方方面面。這些電子產品可能會承受多種不同形式的寬頻帶、多加速度水平的振動載荷作用。例如，手機、導航儀、PDA等手持式日常消費電子產品可能從使用者手中滑落。當這些手持設備跌落或發生碰撞時，它們內部的印制板組件就開始振動，由于集成電路（IC）元件并不像印制板那樣“柔軟”，最終將導致焊點的失效。又如，航空、航天電子設備在使用過程中必定要受到來自載體發動機、外圍空氣等激勵源所導致的正弦振動、隨機振動和瞬態沖擊振動的作用。在上述這些多種形式和加速度水平的振動作用下，電子設備內部的印制板組件將產生柔性變形，并可能導致電子設備多種形式的失效，甚至破壞。可見，振動是導致電子設備失效的一個重要因素。尤其是在電子設備不斷地向小型化和多樣化發展的今天，印制板組件的結構更加細小，布線密度越來越大，層數越來越多，振動因素對它們的影響已變得更加突出。?

在電子產品設計過程中對其印制板組件進行疲勞耐久性分析是提高電子產品可靠性、降低失效率的有效方法。但是印制板組件上裝配有數量眾多、大小各異的IC元件，顯然如果不加選擇地對每個IC元件的振動疲勞耐久性進行分析是極不經濟的。為了提高分析的效率，必須從印制板組件上眾多元件中甄選出對振動載荷敏感、容易出現損壞的元件來分析其振動疲勞耐久性。當前，確定這些易損元件的途徑主要有兩個：一個是，D.S.Steinberg在上世紀80年代提出的以邊長大于25.4mm（1英寸）作為確定印制板組件中振動易損元件的標準的方法；另一個是，根據已有的類似產品的經驗，利用類比的方法確定新的印制板組件中的振動?易損元件。利用D.S.Steinberg的方法確定印制板組件中振動易損元件，在《Vibration?Analysis?for?Electronic?Equipment》一書中指出當元件的尺寸小于25.4mm（1英寸）時很少會因為振動作用而損壞；當元件的尺寸大于25.4mm時振動開始引起元件的損壞，但還要依據振動量級和印制板的類型；當元件的尺寸大于50.8mm（2英寸）時，振動導致的元件損壞將很嚴重。可見，D.S.Steinberg將元件尺寸25.4mm作為易損元件的閥值。該方法雖然提供了一個確定印制板組件中易損元件的途徑，但是該方法具有以下3個缺陷：?

（1）遺漏了高度尺寸和重量較大的元件。?

該方法以元件尺寸25.4mm為判斷易損元件的閥值，但是諸如變壓器等元件的尺寸一般為15mm左右明顯小于這個閥值。利用該方法這類元件將不會被劃為易損元件，但是大量的工程實踐表明由于變壓器類元件的質量較大，如不采取加固措施，它很容易由于振動而產生損壞。例如圖3所示的實際應用中印制板組件上在動載作用下發生損壞的元件，該元件的外形尺寸為15mm×6mm×4mm，顯然現有方法將把圖示元件排除在易損元件之外。?

（2）忽略了印制板形狀、固定方式對元件易損性的影響。?

振動載荷作用下，不同的印制板形狀和固定方式會使印制板組件具有不同的剛度，顯然安裝在不同剛度的印制板上的同一元件對振動載荷的耐受能力也是不同的。該方法僅以尺寸來確定易損元件，顯然是不全面的。?

（3）忽略了元件在印制板上的位置對元件易損性的影響。?

由于印制板局部剛度不同，同一元件安裝在同一印制板不同的位置時其振動敏感性也是有所不同的。如果僅用元件的尺寸來判斷其在振動載荷作用下的易損性，顯然也是片面的。?

利用經驗類比法確定印制板組件中振動易損元件，實際是將新產品與老產品作比較，尋找其共同點，來確定新產品中的易損元件。該方法不足之處在于：?

（1）極大地依賴個人經驗積累，無法對全新的元件做出判斷。?

一般情況下，主要依賴經驗來判斷印制板組件中元件振動易損性的方法，會確定幾個可能因振動而損壞的元件，這樣會大幅增加后續分析計算的工作量。此外，如果使用全新的元件，則無法判斷其振動易損性。?

（2）經驗大都靠個人積累，難以有效地傳承。?

該方法依賴的經驗大都由個人在工作中積累，個體差別大，難以作為穩定的技術傳承，極易隨著人才流動而流失。?

現有方法沒有明確地評價標準，只能大致確定印制板組件中可能的幾個甚至更多的易損元件，也不能對這些元件的易損性進行排序。?