การใช้ PCB เป็นส่วนหนึ่งของโครงสร้างของผลิตภัณฑ์หรือไม่

นักออกแบบอุตสาหกรรมและผลิตภัณฑ์ที่ฉันกำลังทำงานอย่างต่อเนื่องกลับมาสู่ความคิดในการใช้ PCB เป็นส่วนสำคัญของโครงสร้างทางกายภาพของผลิตภัณฑ์ของเรา

เรามีผลิตภัณฑ์ติดผนังและฉันค่อนข้างอึดอัดกับสิ่งนี้ ข้อถกเถียงของฉันคือ: "มันไม่ใช่หลักการออกแบบที่ดี PCB โดยทั่วไปควรรองรับน้ำหนักของตัวเองและไม่ใช่สิ่งที่ไม่จำเป็นเช่นเฟรม"

พวกเขายืนยันว่าชิ้นส่วนที่รองรับนั้นค่อนข้างเบา ซึ่งรวมถึงการสนับสนุนกรอบสแตนเลสบาง ๆ โดยใช้เทปสองหน้าโดยตรงไปยังส่วนที่ว่างเปล่า (ไม่มีแทร็กหรือส่วนประกอบ) ของ PCB หรือคลิป PCB พลาสติกที่ติดเทปไว้กับเฟรม วันนี้พวกเขาท้าทายการโต้แย้งของฉันโดยพูดว่า "ผู้ออกแบบหลักคืออะไรแสดงให้เราเห็นว่ามันพูดอะไร"

การแก้ปัญหาประเภทนี้สามารถเกิดขึ้นได้บ่อยครั้งจากนักออกแบบอุตสาหกรรมเนื่องจากสามารถแก้ปัญหาต้นทุนได้จำนวนมากและยังผลักดันความรับผิดชอบด้านโครงสร้างบางส่วนไปสู่การออกแบบ PCB

ในความคิดของฉันผลิตภัณฑ์ที่ออกแบบมาเพื่อ "หยุด" PCBs มักได้รับการพิสูจน์และทดสอบสำหรับการติดตั้งโดยผู้ออกแบบผลิตภัณฑ์ ตัวอย่างเช่นฮีตซิงก์ GPU ขนาดใหญ่หนักกว่าสิ่งที่เราวางแผนจะวาง อย่างไรก็ตามถ้าเรา "แขวน" ส่วนต่าง ๆ ของ PCB เรากำลังเข้าสู่โลกแห่งการออกแบบที่ฉันไม่รู้พอ

บางทีใครบางคนสามารถชี้ให้ฉันเห็นคำตอบบางอย่างเกี่ยวกับปัญหาประเภทนี้ มันจะเป็นการดีที่จะได้รับวัสดุบางอย่างจากแรงที่ PCB สามารถรับได้ก่อนที่บัดกรีจะเริ่มแตก ฯลฯ หรืออาจมีบางคนเห็นผลิตภัณฑ์การผลิตที่ใช้ PCB เป็นส่วนหนึ่งของโครงสร้าง เราเป็นธุรกิจขนาดเล็ก แต่ผลิตภัณฑ์ของเราเป็นเกรดการผลิตจำนวนมากและเราจะต้องดำเนินการขออนุมัติมาตรฐานเช่น CE

PCBs ถูกใช้เป็นวัสดุโครงสร้างในการใช้งานหลายอย่าง หากคุณแน่ใจว่าคุณโหลดอย่างถูกวิธี - ไม่มีแรงดัดงอแรงดึงเพียงอย่างเดียว - อาจเป็นวัสดุที่แข็งแรงและแข็งมากซึ่งมีประโยชน์สำหรับการใช้งานหลายประเภท นอกจากนี้คุณยังสามารถใส่รายละเอียดจำนวนมากลงใน PCB ทำให้คุณสามารถมอบหมายความซับซ้อนเชิงกลจำนวนมากให้กับกระบวนการที่มีราคาถูกมาก สิ่งนี้อาจปรับปรุงความสามารถในการผลิตและลดต้นทุนของส่วนประกอบเครื่องจักรกลอื่น ๆ ของคุณ

หากคุณต้องการใช้ PCB เป็นวัสดุโครงสร้างตรวจสอบให้แน่ใจว่า:

• คุณจำไว้ว่ากฎข้อหนึ่งของการออกแบบเชิงกลคือ: การออกแบบมุมฉาก วิธีที่ง่ายที่สุดในการตรวจสอบสิ่งนี้คือเพื่อให้แน่ใจว่าคุณสามารถรวบรวมการออกแบบเชิงกลทั้งหมดโดยไม่ต้องใช้มือนับล้านจับชิ้นส่วนต่าง ๆ ในสถานที่ในขณะที่คุณสกรูบางส่วนในสถานที่ ทุกขั้นตอนในการประกอบควรสร้างตามขั้นตอนก่อนหน้าในแบบเชิงเส้นและผลลัพธ์สุดท้ายของทุกขั้นตอนการประกอบควรเป็นผลิตภัณฑ์ที่สามารถจัดการและจัดการได้อย่างง่ายดาย
• แม้ว่าคุณจะใช้ PCB เป็นกลไกและเชื่อมต่อไฟฟ้า (และการออกแบบของคุณไม่ใช่แบบมุมฉาก) พยายามแยกฟังก์ชั่นออกให้มากที่สุด อย่านำความเครียดเชิงกลผ่านบริเวณที่มีประชากรหนาแน่น (เนื่องจากหนาแน่น) เนื่องจากความเครียดอาจทำให้ PCB ผิดรูปและทำให้เกิด microcrack ใช้สล็อตใน PCB อย่างชาญฉลาดเพื่อนำความเค้นเชิงกลรอบพื้นที่ที่มีประชากรผ่านวัสดุ PCB ที่ 'ไม่สำคัญ'
• ใช้ตัวยึดแขนหรือตัวยึดเกลียวที่ละเอียดมากใน PCB ของคุณอย่าใช้เครื่องมือกรีดตัวเอง วัสดุ PCB โดยรวมมีความแข็งแรงมาก แต่ด้านในของรูที่ไม่ได้เคลือบจะเสียหายได้ง่ายมากทำให้ความเสถียรของการเชื่อมต่อลดลง
• ใช้การบัดกรีกับวงแหวนวงแหวนของรูยึดและใช้วงแหวนแบบหยักเพื่อล็อคตัวยึดให้เข้าที่
• สำคัญมาก: ใช้ vias ในแผ่นติดตั้งรูเพื่อ 'ตอกตะปู' ทองแดงลงบนบอร์ด มิฉะนั้นวงแหวนวงแหวนจะหลุดออกจากกันได้ง่ายภายใต้ความเค้นเชิงกล
• $\epsilon = 0.001$
• ในแอ็พพลิเคชันที่ไม่สามารถหลีกเลี่ยงความเครียดที่มากเกินไปให้ติดตามร่องรอยของคุณด้วยมุมโค้งมนแทนที่จะใช้ขอบที่แหลมคมใช้บรรจุภัณฑ์ที่มีขนาดเล็กที่สุดที่มีอยู่ ชิ้นส่วนที่มีสารตะกั่วสามารถรับมือกับความเครียดได้มากกว่าชิ้นส่วนไร้สารตะกั่ว

วัสดุ PCB เป็นผ้าแก้วและอีพอกซีเรซินที่ใช้คอมโพสิตและมีคุณสมบัติเชิงกลที่ดีมาก

การใช้มันเป็นส่วนหนึ่งของการก่อสร้างทางกลคือในความคิดของฉันตกลงอย่างสมบูรณ์แบบและมักจะนำไปสู่การแก้ปัญหาที่สง่างามมาก

เหตุผลที่มันไม่ได้เป็นเรื่องธรรมดาเพราะวิธีการดังกล่าวต้องการการออกแบบอย่างระมัดระวังและผู้เชี่ยวชาญของโพรไฟล์ต่าง ๆ (อิเล็กทรอนิกส์และวิศวกรเครื่องกล) เพื่อทำงานร่วมกันในปัญหา

ทีมที่รวมกันนั้นยากที่จะสร้าง นั่นคือเหตุผลที่ทีมเล็ก ๆ เท่านั้นที่สามารถออกแบบโซลูชั่นประเภทนี้ได้

เว้นแต่ว่า PCB ของคุณจะบางมากฉันจะบอกว่านี่เป็นกฎ:

• แข็งแรงในความตึงเครียด
• แข็งแรงในการบีบอัดตั้งฉากกับพื้นผิว
• เสี่ยงต่อการโค้งงอมาก

การโค้งงอ PCB จะสร้างความเสียหายให้กับข้อต่อเมื่อเวลาผ่านไป กรณีแข็งไม่เพียงพอที่นำไปสู่การโค้งงอ PCB เป็นสาเหตุของการเรียกคืนผลิตภัณฑ์ Apple iBook ในช่วงกลางปี ​​2000: วงจรวิดีโอพัฒนาข้อบกพร่องเป็นระยะ ๆ

หากผลิตภัณฑ์ของคุณเป็นเหมือนนาฬิกาแขวนจากผนังโดยมีรูสำหรับติดตั้งใน PCB ก็น่าจะใช้ได้ หากเป็นสิ่งที่ผู้คนจะหยิบขึ้นมาในมือของพวกเขาอาจจะอยู่ข้างหนึ่งและอาจงอคุณจะต้องการความฝืดจากกรอบด้านนอก

ข้อควรพิจารณาอื่น ๆ : บางคนคิดว่า PCBs ดูราคาถูกและน่าเกลียดซึ่งอาจได้รับผลกระทบน้อยกว่าโดย soldermask ที่ไม่ใช่สีเขียวหรือชุบทอง PCB แบบเปิดเผยทำให้คุณไม่เสี่ยงต่อ ESD น้ำหรือสิ่งสกปรกที่ฝังอยู่รอบ ๆ ขอบของส่วนที่เหลือของบอร์ด ฯลฯ เห็นได้ชัดว่าคุณไม่สามารถใช้สิ่งนี้กับแรงดันไฟฟ้าของผลิตภัณฑ์ได้ คุณควรตรวจสอบข้อกำหนดการทดสอบ CE เพื่อดูว่าจะมีปัญหากับผลิตภัณฑ์ตัวแปลงไฟหลักหรือไม่

อาจเป็นสินค้าอุปโภคบริโภคหลักที่ฉันนึกถึงด้วย PCB เปิดเผยคือตลับวิดีโอเกมซึ่งมีความทนทานมาก แต่มีมันล้อมรอบด้วยเปลือกพลาสติกแข็งที่ให้ความแข็งแกร่ง