如何使PCB设计更可(kě)靠

2020-04-03

无论印刷電(diàn)路板（PCB）进入水分(fēn)析仪，航天器中还是飞机中，都可(kě)以很(hěn)容易地衡量故障的成本-以生命数或损失的金钱来衡量。对于这些情况，韬放電(diàn)子PCB建议设计师特别注意他(tā)们正在做出的设计选择。这是因為(wèi)高可(kě)靠性工程与良好的设计习惯相结合，尤其是在PCB必须在恶劣的环境中工作时。

质量与可(kě)靠性

极有(yǒu)可(kě)能(néng)是由经过认可(kě)的工厂制造了PCB，制造商(shāng)已指派了一名员工，以确保電(diàn)路板在所有(yǒu)设计方面都达到或超过预期。这可(kě)能(néng)包括平面度，表面光洁度，镀层厚度等。由于这些都是可(kě)测量的数量，因此很(hěn)容易检查電(diàn)路板是否满足要求。

一旦客户在交货后接受了板子，制造商(shāng)对板子质量的责任通常就结束了。交付时，客户希望所有(yǒu)電(diàn)路板都能(néng)按照其设计运行。

避免常见的PCB故障模式

但是，可(kě)靠性涵盖了产品的整个生命周期，并且很(hěn)难量化。这是因為(wèi)几个因素会影响可(kě)靠性，其中包括材料可(kě)变性，制造过程控制和PCB设计。此外，電(diàn)路板的失效日期会有(yǒu)所不同，通常是未知的。

根据我司 PCB设计师的说法，即使设计人员遵循了所有(yǒu)很(hěn)好的实践，制造商(shāng)仍可(kě)以完美地执行所有(yǒu)过程，但由于材料的可(kě)变性，制成的PCB通常会有(yǒu)微小(xiǎo)的变化。对于这种可(kě)变性，如果增加了较差的过程控制和/或较差的设计选择，则PCB可(kě)能(néng)包含潜在的缺陷。

与质量不同，质量易于定义（電(diàn)路板是否符合规格或不符合规范），因此很(hěn)难定义可(kě)靠性，因為(wèi)很(hěn)难预测PCB是否会在一年，五年或之后失效。使用(yòng)寿命达到10年。韬放電(diàn)子 PCB提供了一些设计技巧，可(kě)在很(hěn)大程度上帮助提高PCB的可(kě)靠性。

保持连接性

為(wèi)了使電(diàn)子设备正常运行，所有(yǒu)電(diàn)子组件必须保持相互连接。例如，在IC内，硅芯片必须通过键合線(xiàn)保持与金属引線(xiàn)框架的连接。引線(xiàn)框必须通过焊料保持与PCB上的铜垫的连接，并且铜垫必须通过过孔，铜浇注和走線(xiàn)保持彼此连接。在高可(kě)靠性板上，所有(yǒu)这些连接必须在设备的整个使用(yòng)寿命内保持不变。

匹配热膨胀系数

当组件或板本身的温度升高时，它们会根据热膨胀系数（CTE）以不同的速率膨胀。对于PCB，CTE是各向异性的，这意味着沿長(cháng)度（X和Y轴）的扩展与沿PCB宽度（Z轴）的扩展不同。这种不平等的膨胀会破裂PCB上的通孔桶，使其无法工作。因此，韬放電(diàn)子 PCB建议设计人员使用(yòng)具有(yǒu)匹配CTE的材料，其中铜的膨胀将与PCB材料的膨胀相匹配。

什么是焊点？

打开和填充过孔

焊盘附近的通孔可(kě)能(néng)会导致两种类型的故障。开放的通孔可(kě)以捕获污染物(wù)，例如助焊剂，这些污染物(wù)会随着时间的流逝缓慢腐蚀铜，导致断开连接。开孔的另一个问题是它们可(kě)能(néng)导致焊锡剥落。来自附近焊盘的熔融焊料会流入通孔，只剩下很(hěn)少的焊料，无法在焊盘和组件之间实现适当的粘合。韬放電(diàn)子 PCB建议使用(yòng)导電(diàn)或非导電(diàn)材料填充通孔，以防止此类故障。

温度曲線(xiàn)

具有(yǒu)SMD的電(diàn)路板将经历称為(wèi)回流焊接的焊接过程，而具有(yǒu)通孔组件的電(diàn)路板将受到波峰焊接。对于这两种焊接方法，有(yǒu)必要為(wèi)電(diàn)路板通过焊接机时找到很(hěn)好的热分(fēn)布。

对于铅和锡组成的焊料，其熔点应足够低，以使電(diàn)路板有(yǒu)足够的时间加热并使焊料流动。但是，在执行RoHS指令后，電(diàn)子行业必须使用(yòng)成分(fēn)不使用(yòng)铅的焊料。

从焊料去除铅的要求带来了具有(yǒu)更高熔化温度的焊料组合物(wù)。设计人员现在必须使用(yòng)能(néng)够承受这些较高温度而不损坏的PCB材料。此外，无铅焊料的热特性现在必须允许電(diàn)路板达到所需的较高温度，但持续时间较短。

為(wèi)了符合RoHS指令，韬放電(diàn)子 PCB建议组装人员在组装電(diàn)路板时使用(yòng)合适的无铅焊料和焊膏，并调整焊锡机中的时间和温度设置以设置适当的温度曲線(xiàn)。最佳的温度曲線(xiàn)应该能(néng)够可(kě)靠地焊接板上最大和最小(xiǎo)的元件。