可以将PCB用作产品结构的一部分吗？

与我合作的工业和产品设计师继续回到使用PCB作为产品物理结构不可或缺的一部分这一想法。

我们有壁挂式产品，对此我感到非常不舒服。我反对的观点是：“这不是一个好的设计原则，PCB通常只能支撑自身的重量，而不能支撑框架等不必要的东西”

他们认为所支撑的零件相对较轻。这甚至包括使用双面胶带将不锈钢薄框架直接支撑到PCB的空的（无走线或组件）部分，或支撑粘贴到框架上的塑料PCB夹子。今天，他们通过说“什么设计原则？告诉我们它在哪里说”来挑战我的观点。

这些类型的解决方案通常可以由工业设计师提出，因为它为他们解决了很多成本问题，并将某些结构上的责任推到了PCB设计上。

我认为，通常设计用于“悬挂” PCB的产品已经过产品设计师的验证和测试。例如，大型GPU散热器比我们计划放置的任何散热器都要重。但是，如果我们“悬挂”我们自己的PCB零件，那么我们将进入一个我所不了解的整个设计领域。

也许有人可以为我指出有关此类问题的一些答案。最好在焊料开始破裂之前利用PCB所能承受的力获得一些材料。或者也许有人看到了将PCB用作结构一部分的生产产品？我们是一家小型企业，但是我们的产品属于批量生产等级，因此我们需要寻求CE等标准认证。

PCB在许多应用中用作结构材料。如果确保以正确的方式加载-没有弯曲负载，只有拉伸-它可能是非常坚固的材料，可用于许多应用。此外，您可以在PCB上放置很多非常精细的细节，从而可以将很多机械复杂性委托给非常便宜的过程。这样可以提高可制造性，并降低其他机械零件的成本。

如果打算将PCB用作结构材料，请确保：

• 您要记住，机械设计的第一法则是：使设计正交。最简单的检查方法是确保在组装某个零件时，无需一百万只手将各个零件固定在适当的位置即可组装整个机械设计。组装的每个步骤均应以线性方式建立在先前的步骤之上，并且每个组装步骤的最终结果都应是易于处理和操纵的产品。
• 即使您将PCB用作机械互连和电气互连（因此您的设计也不是正交的），也应尝试尽可能地使功能分离。请勿使机械应力穿过（密集的）人口稠密的区域，因为这些应力可能会使PCB变形并引起微裂纹。通过无填充的“次要” PCB材料，智能地使用PCB上的插槽，以在填充区域周围引起机械应力
• 在您的PCB中使用带套筒的紧固件或螺距非常细的紧固件，请勿使用自攻丝。整个PCB材料非常坚固，但未镀孔的内部非常容易损坏，从而损害了连接的稳定性。
• 将焊料涂到安装孔的环形环上，并使用锯齿形环将紧固件自锁到位。
• 非常重要：在安装孔焊盘中使用过孔将铜钉“钉”到板上。否则，圆环在机械应力下将容易松动。
• $\epsilon = 0.001$
• 在无法避免过度应变的应用中，请使用圆角而不是尖锐的边缘来走线，请使用最小的组件包装，并将包装的方向确定为可以承受最大应变的方向。含铅零件比无铅零件可以承受更大的应变。

PCB材料是玻璃纤维和环氧树脂基复合材料，具有非常非常好的机械性能。

在我看来，将其用作机械结构的一部分是完全可以的，通常可以带来非常优雅的解决方案。

之所以不常见，是因为这种方法需要非常仔细的设计，并且需要具有不同配置文件的专家（电子和机械工程师）共同解决该问题。

这样的联合团队很难建立。这就是为什么只有非常小的团队才能设计此类解决方案的原因。

除非您的PCB非常薄，否则我会说以下规则：

• 紧张感强
• 垂直于表面的压缩力强
• 非常容易弯曲

弯曲PCB会随着时间的流逝损坏焊点。坚固的外壳不足以导致PCB弯曲，这是2000年代中期Apple iBook产品召回的原因：视频电路出现间歇性故障。

如果您的产品像是时钟悬挂在墙上，并且PCB上有安装孔，那将是很好的。如果人们要用手拿起某种东西（也许是一侧，甚至是弯腰），则需要使外部框架具有一定的刚度。

其他考虑因素：有些人认为PCB看起来便宜又丑陋，这可以通过非绿色阻焊层或镀金来缓解。裸露的PCB也会使您容易受到ESD的侵害，水或灰尘会从边缘渗入电路板的其余部分，等等。您应该查看CE测试要求，以查看电源适配器供电的产品是否存在问题。

我可能想到的带有裸露PCB的主要消费类产品是视频游戏盒，它非常耐用；但它周围是坚硬的塑料外壳，可提供坚固性。