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控深槽会不会影响板材强度?

2025
09/10
本篇文章来自
捷多邦

控深槽工艺与板材结构强度的关系

在多层PCB设计中,控深槽常用于实现台阶结构、局部开槽或局部减薄,以满足器件封装、散热或结构配合的需求。虽然该工艺提升了设计的灵活性,但也不可避免地会影响板材的整体力学强度。槽深、槽宽、走向与板厚之间的关系,决定了PCB在后续装配及应用中的可靠性。

 

控深槽导致强度下降的机理

有效承载截面减少:槽深增加会削弱板材的有效厚度,使其在弯曲、冲击或热应力作用下更易产生裂纹或断裂。 

应力集中效应:控深槽通常为局部开槽,容易在槽角、槽边产生应力集中。当PCB受到外部机械力或热循环作用时,这些位置成为潜在的失效点。 

层间结合力减弱:对于多层板,如果控深槽切入到内层铜线或介质层,可能影响树脂与铜箔的结合,导致分层或起泡问题。

 

影响程度的关键因素

槽深与槽宽比:通常建议槽深不超过板厚的三分之二,否则力学性能下降明显。

材料性能:高Tg、高模量材料在控深槽后仍具较好刚性,而低Tg材料更容易翘曲或开裂。

走向与结构位置:如果槽位与长边平行,板材抗弯性能下降更明显;而位于受力较小区域时,影响相对可控。

加工精度:若铣刀产生毛刺、应力裂纹,实际的削弱程度可能大于设计值。

 

典型应用中的注意点

BGA封装台阶设计:在高密度封装区域,控深槽用于实现高度差,需特别注意避免破坏支撑强度。

散热结构开槽:在功率器件区域,局部减薄有助于散热,但同时会降低抗机械冲击能力,需要结合散热铜块或加固措施。

连接器安装区:若开槽位置靠近边缘或插拔区,极易在使用过程中产生裂纹,应通过增加支撑设计来弥补。

 

工程实践中的优化建议

合理标注设计:在GerberFab Drawing中应明确槽深公差,避免因加工偏差导致槽深过大。

加固措施:在结构薄弱区域可增加铜皮覆盖或补强板,以提升局部强度。

CAE仿真验证:对于关键应用,建议在设计阶段进行力学仿真,预测控深槽后的受力状态,提前优化布局。

 

控深槽工艺无疑为PCB设计带来了灵活性,但对板材强度的影响不可忽视。设计人员需要在功能需求与结构可靠性之间取得平衡,结合材料特性、槽深比例和加工精度,才能确保控深槽既满足设计要求,又不成为后期失效的隐患。


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