PCB 的机械性能直接决定其抗振动、抗冲击、抗弯曲能力，尤其在汽车、航空航天、工业控制等恶劣环境应用中，机械失效（如 PCB 断裂、焊点脱落、元器件损坏）是导致设备故障的主要原因之一。机械性能优化需结合结构设计、材料选择、装配工艺，提升 PCB 的机械强度与耐环境能力，确保在振动（如汽车行驶振动频率 10-2000Hz）、冲击（如跌落冲击加速度 500G）、弯曲（如柔性 PCB 弯折半径 5mm）等工况下可靠工作。

基材与增强材料选择是机械性能优化的基础。刚性 PCB 优先选用机械强度高的基材，如玻璃纤维布增强环氧树脂基材（FR-4），其弯曲强度≥400MPa，拉伸强度≥200MPa，远高于纸基基材（如 FR-1）。对于需频繁弯曲的柔性 PCB（FPC），需选用耐弯折的聚酰亚胺（PI）基材，其断裂伸长率≥50%，可承受 10 万次以上弯折（弯折半径 5mm），同时搭配聚酰亚胺覆盖膜（厚度 25-50μm），增强表面耐磨性。在 PCB 薄弱区域（如板边、连接器附近），可采用加强材料，如在板边粘贴 FR-4 加强板（厚度 0.5-1mm），或在柔性 PCB 弯折区域嵌入不锈钢片，提升局部机械强度。

结构设计优化需避免应力集中，提升整体抗变形能力。PCB 外形设计需减少尖锐角（倒角半径≥1mm），避免运输或装配过程中因应力集中导致板边开裂。多层 PCB 的层压结构需对称设计，例如 4 层 PCB 采用 “铜箔 - 基材 - 铜箔 - 基材 - 铜箔 - 基材 - 铜箔” 对称结构，避免层压后因热应力导致 PCB 翘曲（翘曲度控制在 0.5% 以下）。PCB 厚度需根据应用场景匹配：工业控制 PCB 厚度通常为 1.6-2.0mm，汽车 PCB 厚度为 2.0-3.0mm（增强抗振动能力），柔性 PCB 厚度为 0.1-0.3mm（满足弯折需求）。此外，在 PCB 边缘设置安装孔时，安装孔与板边距离需≥2mm，且孔壁与导线间距≥0.5mm，避免安装时的机械应力损坏导线。

布线与元器件布局的机械优化常被忽视，却直接影响焊点与导线的抗应力能力。导线布局需避免在 PCB 弯曲区域（如柔性 PCB 弯折处）布置密集导线，或采用弧形布线（曲率半径≥3mm），减少弯折时的导线断裂风险。元器件布局需远离 PCB 边缘（距离≥3mm）及安装孔（距离≥5mm），避免安装或振动时的机械应力传递至元器件。对于重量较大的元器件（如连接器、电感，重量≥5g），需采用机械固定方式（如螺丝固定、卡扣设计），或增加焊点数量（如连接器引脚焊点直径≥0.8mm），防止振动导致的元器件脱落。例如某汽车 PCB 的 OBD 连接器（重量 8g），通过螺丝固定 + 4 个焊点连接，可承受 2000Hz 振动、500G 冲击而无松动。

焊点可靠性优化是机械性能的关键环节，焊点不仅是电气连接点，也是机械固定点。焊盘设计需符合 IPC 标准，例如 0805 封装元器件焊盘长度为 1.2mm、宽度为 0.8mm，确保焊点面积足够（焊点面积≥0.5mm²）。焊接工艺参数需精准控制，回流焊温度曲线需匹配焊锡膏熔点（如 SAC305 无铅焊锡膏熔点 217℃，峰值温度 245±5℃），焊接时间控制在 60-90s，避免虚焊或过焊导致焊点强度下降。此外，可采用 “焊点增强设计”，如在元器件焊盘附近设置 “补强焊盘”（面积比普通焊盘大 20%），或在焊点下方布置接地过孔，增强焊点的抗拉伸与抗剪切能力。

机械测试与验证是确保优化效果的必要手段，需根据应用场景选择对应的测试标准。汽车 PCB 需通过 ISO 16750 振动测试（10-2000Hz，加速度 20G，持续 20h）、冲击测试（500G，1ms）；航空航天 PCB 需通过 MIL-STD-883H 机械测试（振动频率 20-2000Hz，加速度 50G；冲击加速度 1000G，0.5ms）；柔性 PCB 需通过 IPC-TM-650 2.4.32 弯折测试（弯折半径 5mm，10 万次弯折后导线电阻变化≤10%）。通过机械测试，可识别 PCB 的薄弱环节，进一步优化设计，例如某工业 PCB 经振动测试后发现连接器焊点开裂，通过增加焊点数量 + 螺丝固定，再次测试后无失效。