Исследование механических колебаний многослойных печатных плат

Настоящая работа посвящена обработке и анализу сигналов, возникающих при механических колебаниях многослойных печатных плат. Разработан и изготовлен оригинальный измерительный стенд, который позволяет детектировать вынужденные колебания прямоугольных балок. Изучались следующие характеристики: осциллограммы сигналов, Фурье-спектры, фазовые портреты. Был разработан алгоритм анализа сигналов колебаний. Для реализации этого алгоритма использовались программа Mathcad 15 и встроенные функции для аппроксимации, интерполяции и Фурье-преобразования сигналов. Было показано, что на колебательные характеристики печатных плат оказывает влияние не только общая масса SMD-компонентов, но и структура поверхностного монтажа и металлизации. С увеличением количества SMD-компонентов увеличивается добротность печатных плат. В экспериментальных спектрах колебаний выделяются две гармоники: большой пик соответствует частоте основного тона колебаний; малый пик относится ко второй гармонике, которая с течением времени быстро затухает. С увеличением количества SMD-компонентов увеличиваются амплитуды обеих гармоник, что связано с возрастанием жесткости образцов. С увеличением количества SMD-компонентов пики обеих гармоник смещаются в область меньших частот. Это объясняется тем, что собственные частоты колебаний печатных плат чувствительны к общей массе SMD-компонентов. Таким образом, печатные платы с большим количеством SMD-компонентов способны запасать большое количество механической энергии, что может негативно сказываться на их эксплуатационных характеристиках в условиях интенсивных вибраций.