随着电子信息技术的迅速发展，印制电路板(Printed Circuit Board，PCB)上搭载的电子元器件朝着高密度化、高功耗化、微型化方向发展，同时电路板也趋于轻薄化。电子元器件的高功耗导致了PCB板热流密度增加，而由于PCB与集成电路(Integrated Circuit，IC)之间存在多种材料，不同材料热膨胀系数的差异，使得材料界面处产生热应力，同时由于PCB板的轻薄化及低成本设计原则，使得其刚度存在削弱，造成热应变加剧，在循环热应力作用下，针脚处极易出现断裂，导致故障。为了解决该问题，需要优化PCB板的设计，在减小厚度的同时保持一定的翘曲刚度。
应用领域：各种类型的PCB板设计
在进行PCB设计时，首先需要评估不同厚度和密度的环氧树脂和玻璃纤维预浸料层的各向异性材料力学性能，这方面需要基于海克斯康工业软件Digimat MF，基于其多尺度材料建模技术，可以根据材料的组成特性和微观结构参数，对不同构型的各向异性预浸料力学性能进行高效预测。由于缺少对标参数，需要对单一给定厚度和组成的环氧树脂和玻璃纤维层所对应的预浸料性能进行实验测试。通过逆向工程获得环氧树脂的特性，再根据玻璃纤维特性，使用Digimat MF就可以预测任何厚度和密度的环氧树脂和玻璃纤维所组成的预浸料力学性能，从而大大减少实验测试的时间和成本。预测的预浸料力学性能包括各向异性杨氏模量、泊松比、剪切模量和不同方向的热膨胀系数。使用预测的预浸料材料特性获取PCB材料力学特性。PCB由不同厚度和组成的预浸料及铜箔叠加而成，将其引入Digimat FE中以创建相应的代表体积单元（RVE），然后使用Marc解算器对RVE进行有限元力学分析，以预测PCB各向异性的材料特性。在获得PCB板的材料参数后，可以采用MSC Nastran进行翘曲刚度分析，根据分析结果以及应力分布情况进行预浸料配比及厚度优化设计以及PCB板层叠方向的优化设计。
打通微观与宏观力学分析之间的壁垒，Digimat-MF基于平均场均质化模块，能够进行基体相和夹杂物相力学性能的分析以及复合材料微观形貌等细观力学分析，得到预浸料的基本力学特性，通过Digimat FE生成代表性体积单元(RVE)，实现对PCB材料的微观结构及其组分的力学特性研究，通过将微观结构的力学分析结果作用于宏观结构的有限元模型上，实现多尺度的分析功能。
通过Marc有限元求解器，实现高精度的非线性仿真，即几何非线性、材料非线性和边界条件非线性。同时取具有预测损伤、失效和裂纹扩展的能力，可以有效分析PCB板脱层问题，结合其多学科求解功能，实现热分析、热-机耦合分析、电-磁分析、压电感应分析、电-热-结构分析、静电或静磁-结构耦合分析，可以解决PCB板分析过程中的所有非线性问题。
基于Patran Laminate Modeler（复合材料建模工具），实现PCB板的叠层设计和分析，同时可以考虑PCB板层叠中的所有材料力学特性，提前对层叠效果进行仿真，确定层叠方案，在设计阶段减少产品的制造风险。
基于MSC Nastran高精度的有限元求解能力，可以对PCB叠层层数、叠层厚度进行设计分析，得到每层预浸料的应力应变分布情况，变形情况以及整体的翘曲刚度等参数，同时可以考虑PCB板的各向异性、耦合效应、层间剪切、损伤等特性。
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