印制电路板组件的振动分析与控制

摘要

振动分析与振动控制是电子设备结构设计中必不可少的一部分，而印制电路板组件(PCBA)是电子设备的关键部件。本文在结合机械振动理论及有限单元法的基础上，对某PCBA进行动态特性、动力响应及动力可靠性分析，并根据分析结果对PCBA进行了优化控制。
　　 本文首先讨论了适用于PCBA的有限元建模方法，据此建立其有限元模型，并验证模型的合理性。基于有限元分析软件ANSYS的动力学分析模块，对PCBA进行模态分析、谐响应分析、冲击响应分析以及随机振动响应分析，得到其动态特性参数以及在不同类型激励下的动力响应结果。在此基础上，分析了PCBA在随机激励下的动力可靠性问题，应用泊松过程法及其改进方法计算出不同响应点的首次超越动力可靠度，并计算了焊点的累积损伤疲劳可靠度。
　　 最后，本文对PCBA的三种常用加固设计方法进行了分析对比，并提出了一种新的预应力安装方法，验证其在控制振动响应方面的有效性。根据不同加固设计方法的优点和不足，总结出在选择加固设计方法及进行电子元器件布局时应注意的问题，并给出了有益的建议。针对加固设计方法中加速度响应过大的问题，本文设计了一种内置式橡胶减振器，在控制PCBA位移与应力响应的同时，有效地减小了其加速度响应量级，取得不错的减振效果。