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技術(shù)專(zhuān)題
設計卓越印刷電路板的秘訣
設計卓越印刷電路板的秘訣
為了實(shí)現卓越的設計，需要一種紀律嚴明的方法，將PCB的可靠性保持在設計過(guò)程的最前沿。如果電路板由于低級組件或無(wú)法解決峰值電流和功率要求而過(guò)早失效，那么PCB的性能就不會(huì )有太大的影響。全面卓越的設計為PCB的全面成功生產(chǎn)做好了準備，并使該原型PCB能夠驗證其可制造性和可測試性?？煽啃灾辽系淖藨B(tài)將以合理的價(jià)格提供您想要的性能。
秘密＃1 –組件選擇的詳細信息
如前所述，功能性能不是選擇組件的驅動(dòng)因素。我們可以將其歸結為可用組件的日益復雜化。有更多外部因素決定這些設備的使用壽命，并且它們與可靠性有關(guān)，這就是為什么提前進(jìn)行可靠性設計如此重要的原因。那么，這些外部因素是什么？
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所有這些都會(huì )影響零件的壽命，如果操作環(huán)境未達到嚴格的標準，則可能導致過(guò)早的故障。導致這些問(wèn)題的因素很多。我們會(huì )在這里提到一些效果，但是列表要長(cháng)得多。在某些情況下，問(wèn)題歸結為您不知道自己不知道的事情。
讓我們以MSL為例。作為指導存在的標準是不完整的。J-STD-020D僅適用于具有集成電路的表面貼裝技術(shù)（SMT）封裝。圖表顯示了標準，如J-STD-020D中所述。它不包括無(wú)源組件或波峰焊。如果組件制造商沒(méi)有為您提供該組件的MSL，則您可以自行確定其特征。那就是故障的物理過(guò)程（PoF）。大多數標準組件的最大MSL為3。
超過(guò)MSL限制時(shí)可能造成的損壞稱(chēng)為爆米花，因為由于電介質(zhì)材料中的水分吸收，您會(huì )導致PCB破裂和分層。損壞聽(tīng)起來(lái)像爆米花爆裂。通常，這種情況發(fā)生在未正確包裝和存儲PCB的情況下。
秘密2 –替代PoF的經(jīng)驗法則
在所有這些情況下，必須評估風(fēng)險。如果失敗的風(fēng)險過(guò)高，則應忽略經(jīng)驗法則，以求進(jìn)行PoF計算。
秘訣三–可靠性設計
最佳實(shí)踐是預先設計可靠性，而不是將所有精力都花在性能設計上。您的性能目標將在此過(guò)程中實(shí)現，因為您要選擇的高可靠性組件將在更長(cháng)的時(shí)間內提供您想要的性能。您的客戶(hù)將獲得兩倍的幸福。為什么？首先，您將降低生產(chǎn)成本。如果您從理論上進(jìn)行思考，那么您將失敗的物理理論擊敗了。
秘訣四：設計階段的生產(chǎn)團隊溝通
這個(gè)秘密是一個(gè)常識性的問(wèn)題，但是您會(huì )驚奇地發(fā)現它經(jīng)常被弄亂，從而導致代價(jià)高昂的錯誤。從設計的角度來(lái)看，必須正確處理團隊中的兩個(gè)角色。電氣工程師的首要職責是設計要放置在PCB上的電路的組件結構。他/她的工作是正確獲取物料清單（BOM）并準備批準的供應商清單（AVL）?？煽啃院托阅苋Q于它是一項高質(zhì)量的工作。第二個(gè)角色是機械工程師（今天通常由電氣工程師擔任），他將確定PCB的布局，包括所有導電路徑（布線(xiàn)），過(guò)孔（電路板上的孔）以及電路板的準備工作這樣焊接工作將是一流的。
組織生產(chǎn)團隊是將PoF納入討論的好時(shí)機，因為它說(shuō)明了秘密1的重要性以及使秘密2變得有價(jià)值的機制?？煽啃圆⒉皇且婚T(mén)精確的科學(xué)，但PoF可以衡量PCB生產(chǎn)過(guò)程中涉及的物理可靠性。PoF在某種程度上是一個(gè)統稱(chēng)，包括化學(xué)和物理學(xué)，以了解電子組件（包括半導體器件）的失效機理。PoF的科學(xué)成果是在實(shí)際工作條件下估算電路組件的使用壽命。這也說(shuō)明了了解電路組件可靠性的重要性。
下圖顯示了PCB行業(yè)正在發(fā)生的變化以及正在實(shí)施的所有變化。顯然，當今的現代技術(shù)提高了部件的磨損率，這標志著(zhù)需要為長(cháng)期故障提前計劃。
本文僅概述了要考慮的所有可靠性問(wèn)題。避免出現本文開(kāi)頭所討論的設計錯誤，并避免在設計時(shí)先考慮可靠性。表演將隨之而來(lái)。最大限度地利用您對PCB設計注意事項的了解，并在每次機會(huì )中實(shí)踐設計以實(shí)現卓越。