轻量化层叠式电子设备的振动分析

石进峰, 王 炜, 夏思宇, 辛 伟

(中国科学院 西安光学精密机械研究所， 西安 710100)

在航天产品中，电子学产品始终是最重要的环节之一。作为电子元器件的安装基板，印制电路板(Printed Circuit Board，PCB)一般安装在相应的结构框架上，依次组装成一个电子学箱体(设备)安装在载荷或舱体平台上，在发射过程中经受严酷的力学环境考核。抑制电路板在力学环境下的加速度响应，避免其上电子元器件封装的失效，对航天器成功发射是至关重要的，也是电子学箱体结构设计和优化的关键环节[1-2]。

对电子学箱体而言，其主要受发射段力学环境中随机振动的影响[3]。在以往的航天型号任务中，结构设计师仅凭电子学设计师对重要元器件的加固要求进行PCB安装框架的主观设计。不同元器件及不同布局对应PCB的力学参数有较大的差异[4-5]，因缺少试验数据，对其力学参数取值有较大的偏差，导致分析计算不能准确预测响应结果，对元器件的封装、点胶加固工艺也不能起到很好的指导作用；且因试验过程中很少在电路板上粘贴测量传感器，从而无法获取不同类型电路板的真实响应值，导致试验结果无法有效的修正有限元模型[6-7]。

电路板仿真模型的准确性直接影响分析时的响应结果。Steinberg[8]的“电子设备振动分析”被认为是研究 PCB动力学特性的经典著作之一。Barker等[9-10]研究了 PCB 的建模方法。Ptarresi等总结了PCB的建模方法并提出了五种方案。Lee等针对不同类型和尺寸的元器件，给出了其质量和刚度的等效放大倍数。……