基于Ansys

Mechanical的PCB溫度應(yīng)力仿真分析段方清/立訊精密華榮科技股份有限公司?2025ANSYS,Inc.Abstract摘要PCB在電子通信領(lǐng)域廣泛，室外天線中的射頻PCB板，其可靠性影響產(chǎn)品功能；本仿真分析基于天線PCB的失效問(wèn)題，應(yīng)用Ansys

Mechanical模組，做應(yīng)力仿真分析，評(píng)估溫度條件下PCB板材，銅箔帶線缺陷的影響，助力問(wèn)題收斂，找到根因。應(yīng)用Ansys做PCB應(yīng)力仿真分析，排查材料因素產(chǎn)品問(wèn)題：溫度循環(huán),天線性能NG產(chǎn)品：5G無(wú)線通信天線問(wèn)題現(xiàn)象：PCB銅箔斷裂應(yīng)用場(chǎng)景：室外無(wú)線通信目錄

CONTENTS一.PCB溫度應(yīng)力仿真分析需求1.

PCB失效問(wèn)題2.溫度應(yīng)力仿真分析需求二.PCB溫度應(yīng)力仿真分析1.固定溫度下的應(yīng)力與變形2.溫度循環(huán)下的應(yīng)力與變形三.仿真分析總結(jié)l

抽樣測(cè)試10pcs，

1pcs性能指標(biāo)

NG（

PIM射頻干擾）l

測(cè)試環(huán)境：長(zhǎng)期溫度循環(huán)，性能指標(biāo)NG，

PCB板切片，發(fā)現(xiàn)頸部線的銅箔斷裂l

PCB銅箔帶線斷裂一.

PCB溫度應(yīng)力仿真分析需求1.

PCB失效問(wèn)題現(xiàn)象一.

PCB溫度應(yīng)力仿真分析需求2.問(wèn)題分析思維導(dǎo)圖即需求來(lái)源來(lái)料生產(chǎn)制造結(jié)構(gòu)強(qiáng)度PCB板廠制程√√√√物理失效化學(xué)腐蝕長(zhǎng)期溫度循環(huán),PCB銅箔斷裂恒定溫度應(yīng)力溫度循環(huán)應(yīng)力PCB溫度應(yīng)力仿真分析PCB銅箔溫循受力破壞二.溫度應(yīng)力仿真分析1.固定溫度下的應(yīng)力與變形l

PCB板（饋電巴倫

，輻射片）銅箔厚度為1OZ（

35

μm）

，在溫度90℃

,

25℃

,

-40℃下的應(yīng)力和變形

材料：不同溫度下對(duì)應(yīng)的材料參數(shù)

施加條件：螺紋軸向預(yù)壓力16N

建模二.溫度應(yīng)力仿真分析1.1,25℃的應(yīng)力與變形l

PCB板應(yīng)力，遠(yuǎn)小于材料屈服強(qiáng)度l

PCB板形變，沒(méi)有產(chǎn)生塑性變形

PCB板（饋電巴倫）應(yīng)力分布

PCB板（饋電巴倫）變形分布

PCB板（輻射片）應(yīng)力分布

PCB板（輻射片）變形分布二.溫度應(yīng)力仿真分析1.2,-40℃的應(yīng)力與變形l

PCB板應(yīng)力，遠(yuǎn)小于材料屈服強(qiáng)度

l

PCB板形變，沒(méi)有產(chǎn)生塑性變形

PCB板（饋電巴倫）應(yīng)力分布

PCB板（饋電巴倫）變形分布

PCB板（輻射片）應(yīng)力分布

PCB板（輻射片）變形分布二.溫度應(yīng)力仿真分析1.3,90℃的應(yīng)力與變形l

PCB板應(yīng)力，遠(yuǎn)小于材料屈服強(qiáng)度

l

PCB板形變，沒(méi)有產(chǎn)生塑性變形

PCB板（饋電巴倫）應(yīng)力分布

PCB板（饋電巴倫）變形分布

PCB板（輻射片）應(yīng)力分布

PCB板（輻射片）變形分布PCBPCB輻射片變形PCB輻射片應(yīng)力PCB巴倫變形PCB巴倫應(yīng)力結(jié)論25℃√√√√1.應(yīng)力值均小于對(duì)應(yīng)材料的屈服強(qiáng)度2.沒(méi)有產(chǎn)生塑性變形90℃√√√√-40℃√√√√PCB25℃90℃-40℃銅箔輻射片應(yīng)力巴倫應(yīng)力輻射片應(yīng)力巴倫應(yīng)力輻射片應(yīng)力巴倫應(yīng)力35

μmBALABA15

μmB+0.2MpaA+0.5MpaLA+8MpaB+2MpaA+8Mpal銅箔厚度的影響1.更改巴倫銅箔厚度為15

μm后，對(duì)輻射片各區(qū)域的應(yīng)力與變形影響較小。2.更改巴倫銅箔厚度為15

μm后的應(yīng)力值均高于銅箔厚度為35

μm時(shí)的應(yīng)力u

PCB在固定溫度25℃

,90℃

,-40℃下應(yīng)力與變形分析結(jié)論二.溫度應(yīng)力仿真分析2.溫度循環(huán)條件下的應(yīng)力與變形l

PCB巴倫和PCB輻射片

，銅箔厚度為1OZ

，90℃到-40℃下的應(yīng)力和變形分布

仿真分析模型

溫度循環(huán)：

100cycls

材料：不同溫度下對(duì)應(yīng)的材料參數(shù)

施加條件：螺紋軸向預(yù)壓力16N二.溫度應(yīng)力仿真分析l

溫度循環(huán)下的應(yīng)力與變形

PCB板（饋電巴倫）應(yīng)力分布

PCB板（饋電巴倫）變形分布

PCB板（輻射片）應(yīng)力分布

PCB板（輻射片）

變形分布l

PCB板應(yīng)力，遠(yuǎn)小于材料屈服強(qiáng)度

l

PCB板形變，沒(méi)有產(chǎn)生塑性變形二.溫度應(yīng)力仿真分析2.1溫度循環(huán)下的變形分布二.溫度應(yīng)力仿真分析2.2溫度循環(huán)下的應(yīng)力分布PCBPCB輻射片變形PCB輻射片應(yīng)力PCB巴倫變形PCB巴倫應(yīng)力25℃√√√√90℃√√√√-40℃√√√√溫循√√√√三.

PCB應(yīng)力與變形仿真分析總結(jié)1.

PCB輻射片和PCB巴倫在三個(gè)溫度及溫循下：

1）應(yīng)力值均小于對(duì)應(yīng)材料的屈服強(qiáng)度；2）變形量分析，沒(méi)有產(chǎn)生塑性變形。2.不同參數(shù)下的溫循結(jié)果，變化很小。3.相同參數(shù)下的模型在100個(gè)周期的溫度循環(huán)的過(guò)程中等效應(yīng)力值幾乎沒(méi)有發(fā)生變化。來(lái)料生產(chǎn)制造結(jié)構(gòu)強(qiáng)度PCB板廠制程√√√√三.

PCB應(yīng)力與變形仿真分析總結(jié)物理失效化學(xué)腐蝕長(zhǎng)期溫度循環(huán),PCB銅箔斷裂恒定溫度應(yīng)力溫度循環(huán)應(yīng)力PCB銅箔溫循受力破壞√√THANKYO