黄志亮+周云山

摘要： 针对印刷电路板（Printed Circuit Board，PCB）上存在大量异材连接，在元器件自发热和环境温度变化的作用下产生的变形会直接影响PCB组件工作性能的问题，通过PCB预变形热力耦合仿真分析，以元器件变形后平面度误差为目标函数，结构定位参数为设计变量，运用变尺度法计算出最优结构定位参数.结果表明：采用优化后的结构参数可以使PCB组件产生适当的预变形量，从而有效改善目标元器件工作时的变形程度.

关键词： 印刷电路板； 预变形； 热力耦合； 变尺度法； 优化设计

中图分类号： TP203文献标志码： B

Abstract： There are many connection of different material in Printed Circuit Board（PCB）. Under the effect of the components heat dissipation and the environment temperature change， the deformation occurs on components， which conducts a direct impact on the performance of the components. Through the thermalstress coupling simulation and analysis on the predistorting PCB， taking the component's flatness error after its deformation as the objective function and the structural positioning parameters as the design variables， the variable scale method is used to calculate the optimal structural positioning parameters. The results show that， the application of the optimized parameters can produce an appropriate predistorting on PCB components， which can effectively improve the deformation of the target components.

Key words： printed circuit board； predistorting； thermalstress coupling； variation scale method； optimization design

收稿日期： 2014[KG*9〗06[KG*9〗15修回日期： 2014[KG*9〗07[KG*9〗16

基金项目： 国家高技术研究发展计划（“八六三”计划）（2012AA111710）；国家自然科学基金（51175156）

作者简介： 黄志亮（1980—），男，湖南攸县人，博士研究生，研究方向为结构设计优化及可靠性分析，（Email）13787181710@163.com；

周云山（1957—），男，湖南衡阳人，教授，博导，研究方向为CVT及混合动力汽车设计，（Email）zys_8888@sina.com0引言

印刷电路板（Printed Circuit Board， PCB）及其集成的元器件中存在大量的异材连接[1]，工作时元器件会产生热量，环境温度也会发生较大变化.由于材料的热膨胀系数不同且PCB在系统结构中受到固支约束，会产生热膨胀失配[2]现象，进而对其工作性能造成直接影响.为改善PCB的热应力和热变形问题，提高产品的热性能和可靠性，有必要对其进行结构优化设计.

随着微电子技术的进步，PCB元器件集成度不断提高，引起国内学者外围绕热力耦合引起的热变形和热失效问题进行研究.[36]NAKAGAWA等[3]用PCB覆铜面积和绝缘层厚度的比率作为设计……