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PCB設計損壞的三個(gè)因素
作為工程師我們想到了系統可能發(fā)生故障的所有方式，并且一旦發(fā)生故障，我們已經(jīng)準備好對其進(jìn)行修復。避免故障在PCB設計中更為重要。更換在現場(chǎng)損壞的電路板可能會(huì )很昂貴，而且客戶(hù)的不滿(mǎn)意通常會(huì )更加昂貴。這就是在設計過(guò)程中牢記PCB板損壞的三個(gè)主要原因的重要原因：制造缺陷，環(huán)境因素和設計不足。盡管其中一些因素可能無(wú)法控制，但在設計階段可以緩解許多因素。這就是為什么在設計過(guò)程中計劃很壞的情況可以幫助您的板發(fā)揮一定性能的原因。
PCB設計故障的原因1：制造缺陷
PCB設計板損壞的常見(jiàn)原因之一是由于制造缺陷。這些缺陷可能很難發(fā)現，發(fā)現后甚至更難修復。盡管其中一些可以進(jìn)行設計，但其他一些則必須由合同制造商（CM）進(jìn)行修復。
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常見(jiàn)的制造缺陷和解決方案 |
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缺陷 |
描述 |
解決方案 |
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低質(zhì)量的焊點(diǎn)連接 |
如果焊點(diǎn)連接不正確，則在操作過(guò)程中可能會(huì )發(fā)生墓碑損壞，組件連接的一端斷開(kāi)。焊盤(pán)走線(xiàn)布局不正確會(huì )導致焊點(diǎn)質(zhì)量低下，并且容易斷開(kāi)連接，特別是對于承受機械應力的電路板而言。例如振動(dòng)或運動(dòng)。 |
設計：確保焊盤(pán)和走線(xiàn)在PCB設計布局中正確對齊。另外，請確保您的電路板具有結構完整性，這可能需要在制造過(guò)程中進(jìn)行測試。 |
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材料講 解 |
具有較低CTE的板材可能會(huì )在制造過(guò)程中被削弱，從而導致現場(chǎng)過(guò)早失效。故障的最可能原因是過(guò)熱。 |
設計：確保遵循PCB設計散熱設計以遵循制造準則，并選擇適合制造情況的材料。例如，如果使用無(wú)鉛焊料，則在組裝過(guò)程中您的電路板所承受的溫度將明顯高于波峰焊的溫度。 |
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污染 |
由于缺乏表面光潔度和缺乏組裝后的保護涂層，因此在組裝之前或組裝過(guò)程中，木板可能會(huì )被污染。這可能導致氧化，從而導致行為不穩定和故障。 |
設計：請確保指定要應用的表面處理，并且該表面處理適合您的設計。指定在操作過(guò)程中使用保形涂層以防止表面污染也是一個(gè)好主意。 |
這不是一個(gè)詳盡的清單，但是它使設計人員對在制造缺陷時(shí)可以預期的事情有了一個(gè)很好的了解。如您所見(jiàn)，可以在設計過(guò)程中和/或與CM密切合作解決列出的問(wèn)題，以預見(jiàn)可能導致操作失敗的問(wèn)題。
PCB設計故障的原因2：環(huán)境因素
PCB設計故障的另一個(gè)常見(jiàn)原因是操作環(huán)境。因此，根據將在其中運行的環(huán)境來(lái)設計電路板和機箱非常重要。
熱量：電路板會(huì )產(chǎn)生熱量，并且在操作過(guò)程中經(jīng)常會(huì )暴露在熱量下?？紤]PCB設計是否將在其外殼周?chē)魍?，暴露在?yáng)光和室外溫度下，或者吸收附近其他來(lái)源的熱量。溫度的變化也會(huì )使焊點(diǎn)，基底材料甚至外殼破裂。如果您的電路要經(jīng)受高溫，您可能需要研究通孔元件，這些元件通常比SMT傳導更多的熱量。
灰塵：灰塵是電子產(chǎn)品的禍根。確保您的機箱具有正確的防護等級（IP）和/或選擇能夠處理操作區域中預期的灰塵等級和/或使用保形涂層的組件。
水分：濕度對電子設備構成了很大的威脅。如果PCB設計在溫度急劇變化的非常潮濕的環(huán)境中運行，則水分會(huì )從空氣中凝結到電路上。因此，重要的是要確保在整個(gè)電路板結構中以及安裝之前都結合了防潮方法。
物理震動(dòng)：堅固的電子廣告有一個(gè)原因，表明人們將它們扔在巖石或水泥地板上。在操作過(guò)程中，許多設備會(huì )遭受物理沖擊或振動(dòng)。您必須根據機械性能選擇機柜，電路板和組件，以解決此問(wèn)題。
PCB設計故障的原因3：非特定設計
操作過(guò)程中PCB設計板損壞的后一個(gè)因素是最重要的：設計。如果工程師的目的不是專(zhuān)門(mén)滿(mǎn)足其績(jì)效目標；包括可靠性和壽命，這簡(jiǎn)直是遙不可及。如果您希望電路板使用很長(cháng)時(shí)間，請確保選擇組件和材料，對電路板進(jìn)行布局，并根據設計的特定要求驗證設計。
組件選擇：隨著(zhù)時(shí)間的流逝，組件會(huì )失效或停產(chǎn)；但是，在板的預期壽命到期之前發(fā)生這種故障是不可接受的。因此，您的選擇應符合其環(huán)境的性能要求，并在電路板預期生產(chǎn)的生命周期內具有足夠的組件生命周期。
材料選擇：正如組件的性能會(huì )隨著(zhù)時(shí)間的流逝而失效一樣，材料的性能也會(huì )下降。暴露于熱，熱循環(huán)，紫外線(xiàn)和機械應力下，都會(huì )導致電路板退化并過(guò)早失效。因此，您需要根據電路板類(lèi)型選擇印刷效果很好的電路板材料。這意味著(zhù)要考慮材料特性并利用適用于您設計的最惰性材料。
PCB設計布局：不夠明確的PCB設計布局也可能是操作過(guò)程中電路板故障的根本原因。例如，沒(méi)有納入高壓板的獨特挑戰；例如高電壓電弧跟蹤速率，可能會(huì )導致電路板和系統損壞，甚至對人員造成傷害。
設計驗證：這可能是生產(chǎn)可靠電路的最重要步驟。與您的特定CM 進(jìn)行DFM檢查。一些CM可以保持更嚴格的公差并使用特殊材料工作，而另一些則不能。在開(kāi)始制造之前，確保CM可以按照您希望的方式制造您的電路板，將確保質(zhì)量更高的PCB設計A不會(huì )失敗。
想象一下PCB設計可能發(fā)生的最壞情況并不是一件有趣的事情。知道您已經(jīng)設計了一個(gè)可靠的板，當該板部署到客戶(hù)手中時(shí)，它不會(huì )失敗。記住PCB設計損壞的三個(gè)主要原因，這樣您就可以順利地獲得一致且可靠的電路板。確保從一開(kāi)始就針對制造缺陷，環(huán)境因素進(jìn)行規劃，并針對特定案例著(zhù)重設計決策。