设计卓越印刷電(diàn)路板的秘诀

2021-05-20

设计卓越印刷電(diàn)路板的秘诀

為(wèi)了实现卓越的设计，需要一种纪律严明的方法，将PCB的可(kě)靠性保持在设计过程的最前沿。如果電(diàn)路板由于低级组件或无法解决峰值電(diàn)流和功率要求而过早失效，那么PCB的性能(néng)就不会有(yǒu)太大的影响。全面卓越的设计為(wèi)PCB的全面成功生产做好了准备，并使该原型PCB能(néng)够验证其可(kě)制造性和可(kě)测试性。可(kě)靠性至上的姿态将以合理(lǐ)的价格提供您想要的性能(néng)。

秘密＃1 –组件选择的详细信息

如前所述，功能(néng)性能(néng)不是选择组件的驱动因素。我们可(kě)以将其归结為(wèi)可(kě)用(yòng)组件的日益复杂化。有(yǒu)更多(duō)外部因素决定这些设备的使用(yòng)寿命，并且它们与可(kě)靠性有(yǒu)关，这就是為(wèi)什么提前进行可(kě)靠性设计如此重要的原因。那么，这些外部因素是什么？

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所有(yǒu)这些都会影响零件的寿命，如果操作环境未达到严格的标准，则可(kě)能(néng)导致过早的故障。导致这些问题的因素很(hěn)多(duō)。我们会在这里提到一些效果，但是列表要長(cháng)得多(duō)。在某些情况下，问题归结為(wèi)您不知道自己不知道的事情。

让我们以MSL為(wèi)例。作為(wèi)指导存在的标准是不完整的。J-STD-020D仅适用(yòng)于具有(yǒu)集成電(diàn)路的表面贴装技术（SMT）封装。图表显示了标准，如J-STD-020D中所述。它不包括无源组件或波峰焊。如果组件制造商(shāng)没有(yǒu)為(wèi)您提供该组件的MSL，则您可(kě)以自行确定其特征。那就是故障的物(wù)理(lǐ)过程（PoF）。大多(duō)数标准组件的最大MSL為(wèi)3。

超过MSL限制时可(kě)能(néng)造成的损坏称為(wèi)爆米花(huā)，因為(wèi)由于電(diàn)介质材料中的水分(fēn)吸收，您会导致PCB破裂和分(fēn)层。损坏听起来像爆米花(huā)爆裂。通常，这种情况发生在未正确包装和存储PCB的情况下。

 

秘密2 –替代PoF的经验法则

在所有(yǒu)这些情况下，必须评估风险。如果失败的风险过高，则应忽略经验法则，以求进行PoF计算。

秘诀三–可(kě)靠性设计

最佳实践是预先设计可(kě)靠性，而不是将所有(yǒu)精力都花(huā)在性能(néng)设计上。您的性能(néng)目标将在此过程中实现，因為(wèi)您要选择的高可(kě)靠性组件将在更長(cháng)的时间内提供您想要的性能(néng)。您的客户将获得两倍的幸福。為(wèi)什么？首先，您将降低生产成本。如果您从理(lǐ)论上进行思考，那么您将失败的物(wù)理(lǐ)理(lǐ)论击败了。 

秘诀四：设计阶段的生产团队沟通

这个秘密是一个常识性的问题，但是您会惊奇地发现它经常被弄乱，从而导致代价高昂的错误。从设计的角度来看，必须正确处理(lǐ)团队中的两个角色。電(diàn)气工程师的首要职责是设计要放置在PCB上的電(diàn)路的组件结构。他(tā)/她的工作是正确获取物(wù)料清单（BOM）并准备批准的供应商(shāng)清单（AVL）。可(kě)靠性和性能(néng)取决于它是一项高质量的工作。第二个角色是机械工程师（今天通常由電(diàn)气工程师担任），他(tā)将确定PCB的布局，包括所有(yǒu)导電(diàn)路径（布線(xiàn)），过孔（電(diàn)路板上的孔）以及電(diàn)路板的准备工作这样焊接工作将是一流的。

组织生产团队是将PoF纳入讨论的好时机，因為(wèi)它说明了秘密1的重要性以及使秘密2变得有(yǒu)价值的机制。可(kě)靠性并不是一门精确的科(kē)學(xué)，但PoF可(kě)以衡量PCB生产过程中涉及的物(wù)理(lǐ)可(kě)靠性。PoF在某种程度上是一个统称，包括化學(xué)和物(wù)理(lǐ)學(xué)，以了解電(diàn)子组件（包括半导體(tǐ)器件）的失效机理(lǐ)。PoF的科(kē)學(xué)成果是在实际工作条件下估算電(diàn)路组件的使用(yòng)寿命。这也说明了了解電(diàn)路组件可(kě)靠性的重要性。

下图显示了PCB行业正在发生的变化以及正在实施的所有(yǒu)变化。显然，当今的现代技术提高了部件的磨损率，这标志(zhì)着需要為(wèi)長(cháng)期故障提前计划。

本文(wén)仅概述了要考虑的所有(yǒu)可(kě)靠性问题。避免出现本文(wén)开头所讨论的设计错误，并避免在设计时先考虑可(kě)靠性。表演将随之而来。最大限度地利用(yòng)您对PCB设计注意事项的了解，并在每次机会中实践设计以实现卓越。