电子设备PCB组件的动态特性研究
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能 会 承 受 多 种 不 同 形 式 的 宽 频 带 、多 加 速 度 水 平 的 振 动
对 安 装 在 Ｐ Ｂ上 的集 成 电路 元 器 件 和 电连 接 器 的 影 响 进 行 Ｃ
研 究 。 本 文 正 是 以 Ｐ Ｂ组 件 为 研 究 对 象 ．综 合 运 用 有 限 元 Ｃ 分 析方法 （Ｅ Ｆ Ｍ）和 实 验 模 态 分 析 方 法 （ ＭＡ）对 其 动 态 Ｅ 特 性 进 行 了 分 析 。实 验 模 态 分 析 的 结 果 验 证 了 有 限 元 模 型
一
Ｉｉ ｌａ ：
● Ｉ ０ 圆圈躅ｊ
中 图分 类 号 ：Ｔ ０ Ｎ ３
析 的 结 果 与 有 限元 模 态 分 析 结 果 具 有 很 好 的 一 致 性 有 限元 模型得到 了验证 。在此基础上 ，分别对 电连撩摄 ｚ 一■■ ■ 一 ■一 动 态特 性 的影 响进 行 了研 究 。
的 正 确 性 。 在 此 基 础 上 ． 文 中 分 别 对 电连 接 器 和 集 成 电路
作 用 …。 例 如 ， 手 机 、Ｐ Ａ 等 手 持 式 电 子 设 备 面 临 从 使 Ｄ 用 者手 中滑 落 的风 险 ．这 些 电子 设 备 的 Ｐ Ｂ组 件 就 可 能 承 Ｃ
受 由跌 落 冲 击 引 起 的 振 动 作 用 。 又 如 ，航 空 、航 天 电子 设
—
●
关 键 词 ：振 动 ：Ｐ Ｂ； 模 态分 析 ；有 限 元 ； 电 子设 备 ；ＡＮ Ｙ Ｃ ＳＳ
文 献标 识 码 ：Ａ
文 章 编 号 ： １０ — ４ ２ （０ ０ １－ １ １ ０ ０ ９ ９ ９ ２ １） ２ ０ ０ — ５
１引言
随 着 电 子 信 息 技 术 的 迅 猛 发 展 ． 电 子 设 备 已 经 遍 布 于 交 通 、通 信 等 人 们 生 活 的 各 个 角 落 。 这 些 电 子 设 备 可
元 器件 对 Ｐ Ｂ组 件 的 动 态 特 性 的 影 响 进 行 了研 究 ，并 得 到 Ｃ 了具 有 实 际意 义 的结 论 。
备 必 定 要经 受 来 自发 动 机 、外 围空 气 等 激 励 所 导 致 的正 弦
振 动 、随 机 振 动 和 瞬 态振 动 作 用 。在 上 述 众 多 形 式 和 加 速
的 外 形 尺 寸 大 致 为 ：１ ８ ５ ｍｍｘ ３ ｍｍｘ１８ ｍ． 在 产 品 中该 １３ ．ｒ ａ
度 水 平 的 振 动 作 用 下 ，电 子 设 备 内部 的 Ｐ Ｂ组 件 将 产 生 柔 Ｃ
性 变形 ．并 可 能 导 致 电 子 设 备 多 种 形 式 的 失 效 ，甚 至 破 坏 【 。有 关 文 献 显 示 ，航 空 电 子 设 备 因振 动 、冲 击 动 力 学 ３ ］ 环 境 所 引 起 的失 效 率 占总 失效 率 的 ２ ．％ Ｈ ；美 国 空 军 的 ８７ ］ 统 计 数 据 也 表 明 军 用 电子 设 备 的 有 ２ ％以 上 的 失 效 是 由振 ０
２研 究 对 象 概 述
电 子 设 备 中 ，Ｐ Ｂ组 件 是 实 现 其 既 定 功 能 的 关 键 部 Ｃ 件 。在 电子 设 备 的使 用 过 程 中 ，Ｐ Ｂ组 件 的 破 坏 几 率远 大 Ｃ 于 机 箱 。本 文研 究 的 Ｐ Ｂ组 件 由 Ｐ Ｂ 和 １ Ｃ Ｃ ９个 集 成 电路 元 器 件 以 及 位 于 Ｐ Ｂ短 边 处 的 电连 接 器 构 成 ．具 体 如 图 １所 Ｃ 示 （ 藏 了 特 征 尺 寸 小 于 １ ｍｍ 的 集 成 电 路 元 器 件 ） Ｃ 隐 ０ 。Ｐ Ｂ
收 稿 日期 ：２ １ — ６ ２ ００ ０— １
Ｐ Ｂ上 ，并 且 在 其 两 端 通 过 两 个 螺 钉 与 Ｐ Ｂ牢 固 地 固定 在 Ｃ Ｃ
动 引 起 的 ｆ ： 另 外 ， 对 航 天 电 子 设 备 而 言 ， Ｎ Ａ 在 １ ５ ３ ＡＳ ９
Ｐ Ｂ组 件 通 过 ７颗 螺 钉 安 装 在 机 箱 框 架 上 。 电 连 接 器 的 大 Ｃ 致 外 形 尺寸 为 ：ｌ３ １ ｍｍｘ ５ １ ｍｍ￣ ２ １ ｍｍ． 它 的 引 线 焊 接 在
厂
研 究 与 开
电子设 备 Ｐ Ｂ组件 的动态特性研究 Ｃ
任 建 峰
（ 南 电子 技 术 研 究所 工程 设 计 中心 ， 四 川 成 都 西 ６０３ １ ０ ６）
的 Ｐ Ｂ组 件 为 研 究 对 象 。综 合 运 用 有 限 元 分 析 方 法 （ Ｅ Ｃ Ｆ Ａ） 和 实 验 模 态 分 析 方 法 （ ＥＭＡ）对 其 动 态 特 性 进 行
世纪 ７ ０年 代 就 发 现 ４ ％的 航 天 器 首 日损 坏 是 由 发 射 振 动 ５ 引起 的 Ｆ。可 见 ，振 动 是 导 致 电 子设 备 失 效 的 一 个 重 要 因 ６ ］ 素 。尤 其 是 电子 设 备 不 断 地 向小 型 化 和 多 样 化 发 展 ｃ ．振 动 因素 对 它 们 的 影 响 将 变 得 更 加 突 出 。 鉴 于 振 动 因 素对 电 子 设 备 具 有 如 此 突 出 的 作 用 ．需 要 对 电子 设 备 在振 动 作 用 下 的 行 为 进 行 研 究 。一 般 来 说 。 电 子 设 备 机 箱 框 架 的重 量 、刚 度 远 大 于 Ｐ Ｂபைடு நூலகம் 件 的 重 量 和 刚 Ｃ 度 ［ ．研 究 电 子 设 备 在 振 动 作 用 下 的 行 为 主要 是 研 究 Ｐ Ｂ ５ ］ Ｃ 组 件 在振 动 作用 下 的行 为 。而 要 对 Ｐ Ｂ组 件 的 振 动 响 应 行 Ｃ 为 进行 研 究 ，首 先 要 对 Ｐ Ｂ组 件 固有 的动 态特 性 （ 有 频 Ｃ 固 率 、振 型 ）进 行 研 究 。 目前 已 经 有 研 究 人 员 对 航 空 电 子 设 备 的 Ｐ Ｂ组 件 的动 态特 性 进 行 了 分 析 和研 究 Ｅ９ Ｃ ８３ － ，但 没 有
对 安 装 在 Ｐ Ｂ上 的集 成 电路 元 器 件 和 电连 接 器 的 影 响 进 行 Ｃ
研 究 。 本 文 正 是 以 Ｐ Ｂ组 件 为 研 究 对 象 ．综 合 运 用 有 限 元 Ｃ 分 析方法 （Ｅ Ｆ Ｍ）和 实 验 模 态 分 析 方 法 （ ＭＡ）对 其 动 态 Ｅ 特 性 进 行 了 分 析 。实 验 模 态 分 析 的 结 果 验 证 了 有 限 元 模 型
一
Ｉｉ ｌａ ：
● Ｉ ０ 圆圈躅ｊ
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析 的 结 果 与 有 限元 模 态 分 析 结 果 具 有 很 好 的 一 致 性 有 限元 模型得到 了验证 。在此基础上 ，分别对 电连撩摄 ｚ 一■■ ■ 一 ■一 动 态特 性 的影 响进 行 了研 究 。
的 正 确 性 。 在 此 基 础 上 ． 文 中 分 别 对 电连 接 器 和 集 成 电路
作 用 …。 例 如 ， 手 机 、Ｐ Ａ 等 手 持 式 电 子 设 备 面 临 从 使 Ｄ 用 者手 中滑 落 的风 险 ．这 些 电子 设 备 的 Ｐ Ｂ组 件 就 可 能 承 Ｃ
受 由跌 落 冲 击 引 起 的 振 动 作 用 。 又 如 ，航 空 、航 天 电子 设
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关 键 词 ：振 动 ：Ｐ Ｂ； 模 态分 析 ；有 限 元 ； 电 子设 备 ；ＡＮ Ｙ Ｃ ＳＳ
文 献标 识 码 ：Ａ
文 章 编 号 ： １０ — ４ ２ （０ ０ １－ １ １ ０ ０ ９ ９ ９ ２ １） ２ ０ ０ — ５
１引言
随 着 电 子 信 息 技 术 的 迅 猛 发 展 ． 电 子 设 备 已 经 遍 布 于 交 通 、通 信 等 人 们 生 活 的 各 个 角 落 。 这 些 电 子 设 备 可
元 器件 对 Ｐ Ｂ组 件 的 动 态 特 性 的 影 响 进 行 了研 究 ，并 得 到 Ｃ 了具 有 实 际意 义 的结 论 。
备 必 定 要经 受 来 自发 动 机 、外 围空 气 等 激 励 所 导 致 的正 弦
振 动 、随 机 振 动 和 瞬 态振 动 作 用 。在 上 述 众 多 形 式 和 加 速
的 外 形 尺 寸 大 致 为 ：１ ８ ５ ｍｍｘ ３ ｍｍｘ１８ ｍ． 在 产 品 中该 １３ ．ｒ ａ
度 水 平 的 振 动 作 用 下 ，电 子 设 备 内部 的 Ｐ Ｂ组 件 将 产 生 柔 Ｃ
性 变形 ．并 可 能 导 致 电 子 设 备 多 种 形 式 的 失 效 ，甚 至 破 坏 【 。有 关 文 献 显 示 ，航 空 电 子 设 备 因振 动 、冲 击 动 力 学 ３ ］ 环 境 所 引 起 的失 效 率 占总 失效 率 的 ２ ．％ Ｈ ；美 国 空 军 的 ８７ ］ 统 计 数 据 也 表 明 军 用 电子 设 备 的 有 ２ ％以 上 的 失 效 是 由振 ０
２研 究 对 象 概 述
电 子 设 备 中 ，Ｐ Ｂ组 件 是 实 现 其 既 定 功 能 的 关 键 部 Ｃ 件 。在 电子 设 备 的使 用 过 程 中 ，Ｐ Ｂ组 件 的 破 坏 几 率远 大 Ｃ 于 机 箱 。本 文研 究 的 Ｐ Ｂ组 件 由 Ｐ Ｂ 和 １ Ｃ Ｃ ９个 集 成 电路 元 器 件 以 及 位 于 Ｐ Ｂ短 边 处 的 电连 接 器 构 成 ．具 体 如 图 １所 Ｃ 示 （ 藏 了 特 征 尺 寸 小 于 １ ｍｍ 的 集 成 电 路 元 器 件 ） Ｃ 隐 ０ 。Ｐ Ｂ
收 稿 日期 ：２ １ — ６ ２ ００ ０— １
Ｐ Ｂ上 ，并 且 在 其 两 端 通 过 两 个 螺 钉 与 Ｐ Ｂ牢 固 地 固定 在 Ｃ Ｃ
动 引 起 的 ｆ ： 另 外 ， 对 航 天 电 子 设 备 而 言 ， Ｎ Ａ 在 １ ５ ３ ＡＳ ９
Ｐ Ｂ组 件 通 过 ７颗 螺 钉 安 装 在 机 箱 框 架 上 。 电 连 接 器 的 大 Ｃ 致 外 形 尺寸 为 ：ｌ３ １ ｍｍｘ ５ １ ｍｍ￣ ２ １ ｍｍ． 它 的 引 线 焊 接 在
厂
研 究 与 开
电子设 备 Ｐ Ｂ组件 的动态特性研究 Ｃ
任 建 峰
（ 南 电子 技 术 研 究所 工程 设 计 中心 ， 四 川 成 都 西 ６０３ １ ０ ６）
的 Ｐ Ｂ组 件 为 研 究 对 象 。综 合 运 用 有 限 元 分 析 方 法 （ Ｅ Ｃ Ｆ Ａ） 和 实 验 模 态 分 析 方 法 （ ＥＭＡ）对 其 动 态 特 性 进 行
世纪 ７ ０年 代 就 发 现 ４ ％的 航 天 器 首 日损 坏 是 由 发 射 振 动 ５ 引起 的 Ｆ。可 见 ，振 动 是 导 致 电 子设 备 失 效 的 一 个 重 要 因 ６ ］ 素 。尤 其 是 电子 设 备 不 断 地 向小 型 化 和 多 样 化 发 展 ｃ ．振 动 因素 对 它 们 的 影 响 将 变 得 更 加 突 出 。 鉴 于 振 动 因 素对 电 子 设 备 具 有 如 此 突 出 的 作 用 ．需 要 对 电子 设 备 在振 动 作 用 下 的 行 为 进 行 研 究 。一 般 来 说 。 电 子 设 备 机 箱 框 架 的重 量 、刚 度 远 大 于 Ｐ Ｂபைடு நூலகம் 件 的 重 量 和 刚 Ｃ 度 ［ ．研 究 电 子 设 备 在 振 动 作 用 下 的 行 为 主要 是 研 究 Ｐ Ｂ ５ ］ Ｃ 组 件 在振 动 作用 下 的行 为 。而 要 对 Ｐ Ｂ组 件 的 振 动 响 应 行 Ｃ 为 进行 研 究 ，首 先 要 对 Ｐ Ｂ组 件 固有 的动 态特 性 （ 有 频 Ｃ 固 率 、振 型 ）进 行 研 究 。 目前 已 经 有 研 究 人 员 对 航 空 电 子 设 备 的 Ｐ Ｂ组 件 的动 态特 性 进 行 了 分 析 和研 究 Ｅ９ Ｃ ８３ － ，但 没 有