PCB失效的三個(gè)原因

作為工程師，工作的一部分是期待意外。我們最近安裝了我的團(tuán)隊(duì)在客戶工廠生產(chǎn)的定制生產(chǎn)設(shè)備。我們考慮了系統(tǒng)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(zhǔn)備好對(duì)其進(jìn)行修復(fù)。避免故障在PCB設(shè)計(jì)中更為重要。更換在現(xiàn)場(chǎng)損壞的電路板可能會(huì)很昂貴，而且客戶的憤怒通常會(huì)更加昂貴。這就是在設(shè)計(jì)過(guò)程中牢記PCB失效的三個(gè)主要原因的重要原因：制造缺陷，環(huán)境因素和設(shè)計(jì)不足。盡管其中一些因素可能無(wú)法控制，但在設(shè)計(jì)階段可以緩解許多因素。這就是為什么在設(shè)計(jì)過(guò)程中計(jì)劃最壞的情況可以幫助您的板發(fā)揮最佳性能的原因。

PCB故障的原因1：制造缺陷

PCB失效的最常見原因之一是 制造缺陷。這些缺陷可能是很難發(fā)現(xiàn)一旦發(fā)現(xiàn)，就更難修復(fù)。盡管其中一些可以進(jìn)行設(shè)計(jì)，但另一些則必須由合同制造商（CM）修復(fù)。

這不是一個(gè)詳盡的清單，但是它使設(shè)計(jì)人員對(duì)在制造缺陷時(shí)可以預(yù)期的事情有了一個(gè)很好的了解。如您所見，列出的問(wèn)題可以在設(shè)計(jì)期間解決，和/或與CM緊密合作以預(yù)期可能導(dǎo)致操作失敗的問(wèn)題。

PCB故障的原因2：環(huán)境因素

PCB故障的另一個(gè)常見原因是操作環(huán)境。因此，根據(jù)要在其中運(yùn)行的環(huán)境設(shè)計(jì)電路板和機(jī)箱非常重要。

l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。考慮PCB是否將在其外殼周圍流動(dòng)，暴露在陽(yáng)光和室外溫度下，或吸收附近其他來(lái)源的熱量。溫度的變化也會(huì)使焊點(diǎn)，基板材料甚至外殼破裂。如果您的電路要經(jīng)受高溫，您可能需要看看通孔 通常比SMT傳導(dǎo)更多熱量的組件。

l灰塵：灰塵是電子產(chǎn)品的禍根。確保您的機(jī)箱具有正確的防護(hù)等級(jí)（IP）和/或選擇能夠處理操作區(qū)域中預(yù)期的灰塵等級(jí)和/或使用保形涂層的組件。

l水分：濕度對(duì)電子設(shè)備構(gòu)成了很大的威脅。如果PCB在溫度急劇變化的非常潮濕的環(huán)境中運(yùn)行，則水分會(huì)從空氣中凝結(jié)到電路上。因此，重要的是要確保防潮方法 在整個(gè)電路板構(gòu)建過(guò)程中以及安裝之前都已包含在內(nèi)。

l物理震動(dòng)：堅(jiān)固的電子廣告有一個(gè)原因，表明人們將它們?nèi)拥綆r石或水泥地板上。在操作過(guò)程中，許多設(shè)備會(huì)遭受物理沖擊或振動(dòng)。您的機(jī)箱，電路板和組件必須根據(jù)機(jī)械性能 來(lái)說(shuō)明這一點(diǎn)。

PCB故障的原因3：非特定設(shè)計(jì)

操作過(guò)程中PCB失效的最后一個(gè)因素是最重要的：設(shè)計(jì)。如果董事會(huì)設(shè)計(jì)的目的不是專門滿足其績(jī)效目標(biāo)；包含可靠性和長(zhǎng)壽它根本不會(huì)走得太遠(yuǎn)。如果您希望電路板使用很長(zhǎng)時(shí)間，請(qǐng)確保選擇組件和材料，對(duì)電路板進(jìn)行布局，并根據(jù)設(shè)計(jì)的特定要求驗(yàn)證設(shè)計(jì)。

l組件選擇：隨著時(shí)間的流逝，組件會(huì)發(fā)生故障或停產(chǎn)；但是，在板的預(yù)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(yīng)滿足其環(huán)境的性能要求，并具有足夠的組件生命周期 在電路板預(yù)期生產(chǎn)的整個(gè)生命周期中。

l材料選擇：正如組件的性能會(huì)隨著時(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)，紫外線和機(jī)械應(yīng)力下，都可能導(dǎo)致電路板退化并過(guò)早失效。因此，您需要選擇最佳印刷電路板材料適合您的板子類型。這意味著要考慮材料特性并利用適用于您設(shè)計(jì)的最惰性材料。

lPCB布局：定義不充分的PCB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(dú)特挑戰(zhàn)；如高壓電弧跟蹤率，可能會(huì)導(dǎo)致電路板和系統(tǒng)損壞甚至人員受傷。

l設(shè)計(jì)驗(yàn)證：這可能是生產(chǎn)可靠電路的最重要步驟。經(jīng)過(guò)DFM檢查與您的特定CM。一些CM可以容納公差更嚴(yán)格并使用特殊材料工作，其他人則不能。在開始制造之前，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PCBA不會(huì)失敗。

想象一下PCB可能發(fā)生的最壞情況并不是一件有趣的事情。好的一件事是晚上睡得很香，知道您已經(jīng)設(shè)計(jì)了一個(gè)可靠的板，當(dāng)該板部署到客戶手中時(shí)，它不會(huì)失敗。記住PCB失效的三個(gè)主要原因，您將可以順利地獲得一致而可靠的電路板。確保從一開始就針對(duì)制造缺陷，環(huán)境因素進(jìn)行規(guī)劃，并針對(duì)特定案例著重設(shè)計(jì)決策。