Hallo ich müsste die Durchbiegung einer Platine berechnen und weiß nicht
genau wie. Bin Elektroniker, also gehört Mechanik nicht zu meinem
aktuellen Know-How.
Grundsätzlich will ich wissen, wie viel Kraft (in Newton) ich benötige
um meine Platine in der Mitte um eine bestimmte Distanz durchzubiegen.
Zusätzlich will ich das für den Temperaturbereich von -40°C wissen.
Mein Probleme sind
Dass eine Platine ja ein Verbundwerkstoff ist (FR4, Kupfer,...) und
ich nicht weiß mit welchem Elastizitätsmodul ich das berechnen soll.
Ich keine Angabe vom Elastizitätsmodul von FR4 (wenn ich es nur mit
dem berechnen würde) finde, welcher bei -40°C angegeben ist.
Daher hätte ich die Frage wie ihr auf die maximale Kraft kommt die nötig
ist um die Durchbiegung bei -40°C durchzuführen da sich das
Materialverhalten dabei sicher stark ändert.
Wie die Durchbiegung durchgeführt wird sieht man im Anhang beim Bild mit
der Skizze (grün und blau) und die Formeln welche ich "glaube" passen
sollten.
Ich vermute, für -40 Grad wirst du den E-Modul messen müssen.
Für Normbedingungen/Raumtemperatur wird es irgendwo in der Literatur,
vielleicht sogar im Internet, Daten für FR4 (Glasfaserverstärktes
Epoxid, wikipedia weiß, dass die NEMA eine bestimmte GF-EP-Kombination
1968 so bezeichnet hat) geben, das ist sicherlich auf und ab
charakterisiert worden.
Dann rechnest du die Durchbiegung und die Dehnung an Ober- und
Unterseite für eine bestimmte Kraft aus, rechnest aus der Dehnung die
Spannung in den Kupferauflagen aus (die ich unendlich dünn annehmen
würde) und daraus wiederum die Veränderung in der Kraft. Ich vermute,
das Kupfer wird bei gegebener Durchbiegung keinen nennenswerten Beitrag
zur Kraft leisten, also auch umgekehrt, bei gegebener Kraft ist die
Durchbiegung einer reinen FR4-Platte sehr ähnlich einer
kupferkaschierten FR4-Platte.
Der Lastfall nennt sich (als Stichwort für die Suche)
"Vierpunkt-Biege-Versuch", es kann sein, dass die eine Formel in deinem
Screenshot stimmt, aber darin taucht ja die Durchbiegung überhaupt nicht
auf.
MfG, Arno
haeuselm15 schrieb:> Wie die Durchbiegung durchgeführt wird sieht man im Anhang
Da dies nicht der üblichen Messung entspricht - da wird in der Mitte
belastet und an den Seiten unterstützt - würden dir die Angaben sowieso
nichts nützen. Ausserdem ist nacktes FR4 relativ uninteressant, eine
reale Leiterplatte besteht aus FR4 + Kupfer + aufgelöteten Bauteilen.
Dafür lässt sich kein sinnvolles Elastizitätsmodul angeben.
Realistisch wären nur eigene Messungen am konkreten Teil bei -40 Grad.
Georg
haeuselm15 schrieb:> Hallo ich müsste die Durchbiegung einer Platine berechnen und weiß nicht> genau wie.
Ein grundsätzliches Problem ist das an sich nicht.
Aber:
So lange Du Sigma des Baustoffes nicht kennst, kannst Du das nicht
berechnen.
In Deinem zweiten Anhang ist eine Formel für sigma_xx angegeben.
Woher hast Du denn diesen Anhang?
Ich bezweifele nämlich, daß diese Formel richtig ist, weil:
1) es kein sigma_xx gibt, sondern nur sigma, was aber jedenfalls ein
materialspezifischer Wert ist.
Wobei es in Deinem Fall konkret nur um die Biegezugfestigkeit geht.
https://de.wikipedia.org/wiki/Festigkeit
2) das sigma nicht von Kräften, Längen oder Querschnitten abhängt.
Sondern umgekehrt sich aus einem x-beliebigen Querschnitt ein
Widerstandsmoment (W)(abgeleitet aus dem Trägheitsmoment (T)) berechnen
läßt.
Erst dann, wenn man T bzw. W hat, kommt das sigma in's Spiel.
Je nachdem, welches Material man hat, legt man noch Sicherheitsfaktoren
(nach Belastungsart) an und bezeichnet dann das Sigma als
sigma_zul(ässig)
Genau genommen ist das eine (mehr oder weniger große) Minderung des
Sigma-Wertes, den man aus Spannungs-Dehnungs-Diagrammen erhält.
https://de.wikipedia.org/wiki/Spannungs-Dehnungs-Diagramm
Am besten könntest Du versuchen, so ein S-D-D bzgl. Deiner Platine
finden zu können.
Wenn Du kein S-D-D findest, bleibt Dir kaum etwas anderes übrig als das
selbst zu ermitteln.
Was an sich auch nicht unbedingt ein Problem ist, wenn es dabei nicht
gerade um -40 °C geht. ;)
Warum brauchst Du denn unbedingt diese Untergrenze?
Grüße
L. H. schrieb:> wenn es dabei nicht> gerade um -40 °C geht. ;)>> Warum brauchst Du denn unbedingt diese Untergrenze?
ich vermute mal dass die Platine bis zu diesen Temp. betriben werden
soll
wie schon jemand erwähnt hat:
durch Bauteile wird sich die Durchbiegung heftigst verändern, also nix
mit rechnen
Walter schrieb:> L. H. schrieb:>> wenn es dabei nicht>> gerade um -40 °C geht. ;)>>>> Warum brauchst Du denn unbedingt diese Untergrenze?>> ich vermute mal dass die Platine bis zu diesen Temp. betriben werden> soll
Du meinst sowas wie z.B. "Sibirien-Tauglichkeit"?
>> wie schon jemand erwähnt hat:> durch Bauteile wird sich die Durchbiegung heftigst verändern, also nix> mit rechnen
Daß sich die Durchbiegung heftigst verändern wird, ist eher nicht zu
erwarten, weil in Relation zu evtl. Bauteilen die Platine "übermächtig"
ist. ;)
Sie mag dann (an lokalen Stellen) bauteilbedingt geringfügig anders
sein, aber recht viel mehr ist da wohl nicht zu erwarten.
Ich sehe ein ganz anderes evtl. Problem, bedingt durch eine Eigenart von
Cu, die (vermutlich) auch für Platinen-Leiterbahnen gültig sein dürfte.
Weil Cu "empfindlich" auf wechselnde Biegungen reagiert.
Genauer gesagt, versprödet es dabei mehr und mehr, bis es durch
"Materialermüdung" schließlich zum Bruch kommt.
Um das aber üngefähr einordnen zu können, müßten wir die
Einsatzbedingungen der Platine näher kennen.
Wenn dabei ständig wechselnde Biegungen vorliegen, kann das kritisch
werden.
Selbst wenn man einen Sigma-Wert der Platine hat, erlaubt der (leider)
noch keine Aussage zum Verhalten des Cu.
D.h. die Platine kann zwar im vollkommen elastischen Bereich auf Biegung
beansprucht werden, was aber für das Cu auf Dauer dennoch "tödlich" sein
kann.
Grüße
Durchbiegung_wirklich.PNG
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Durchbiegung_Platine.PNG
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