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PCB設計損壞的三個因素
作為工程師我們想到了系統可能發生故障的所有方式，并且一旦發生故障，我們已經準備好對其進行修復。避免故障在PCB設計中更為重要。更換在現場損壞的電路板可能會很昂貴，而且客戶的不滿意通常會更加昂貴。這就是在設計過程中牢記PCB板損壞的三個主要原因的重要原因：制造缺陷，環境因素和設計不足。盡管其中一些因素可能無法控制，但在設計階段可以緩解許多因素。這就是為什么在設計過程中計劃很壞的情況可以幫助您的板發揮一定性能的原因。
PCB設計故障的原因1：制造缺陷
PCB設計板損壞的常見原因之一是由于制造缺陷。這些缺陷可能很難發現，發現后甚至更難修復。盡管其中一些可以進行設計，但其他一些則必須由合同制造商（CM）進行修復。
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常見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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低質量的焊點連接 |
如果焊點連接不正確，則在操作過程中可能會發生墓碑損壞，組件連接的一端斷開。焊盤走線布局不正確會導致焊點質量低下，并且容易斷開連接，特別是對于承受機械應力的電路板而言。例如振動或運動。 |
設計：確保焊盤和走線在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程中進行測試。 |
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材料講 解 |
具有較低CTE的板材可能會在制造過程中被削弱，從而導致現場過早失效。故障的最可能原因是過熱。 |
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，如果使用無鉛焊料，則在組裝過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程中，木板可能會被污染。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。指定在操作過程中使用保形涂層以防止表面污染也是一個好主意。 |
這不是一個詳盡的清單，但是它使設計人員對在制造缺陷時可以預期的事情有了一個很好的了解。如您所見，可以在設計過程中和/或與CM密切合作解決列出的問題，以預見可能導致操作失敗的問題。
PCB設計故障的原因2：環境因素
PCB設計故障的另一個常見原因是操作環境。因此，根據將在其中運行的環境來設計電路板和機箱非常重要。
熱量：電路板會產生熱量，并且在操作過程中經常會暴露在熱量下。考慮PCB設計是否將在其外殼周圍流通，暴露在陽光和室外溫度下，或者吸收附近其他來源的熱量。溫度的變化也會使焊點，基底材料甚至外殼破裂。如果您的電路要經受高溫，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境中運行，則水分會從空氣中凝結到電路上。因此，重要的是要確保在整個電路板結構中以及安裝之前都結合了防潮方法。
物理震動：堅固的電子廣告有一個原因，表明人們將它們扔在巖石或水泥地板上。在操作過程中，許多設備會遭受物理沖擊或振動。您必須根據機械性能選擇機柜，電路板和組件，以解決此問題。
PCB設計故障的原因3：非特定設計
操作過程中PCB設計板損壞的后一個因素是最重要的：設計。如果工程師的目的不是專門滿足其績效目標；包括可靠性和壽命，這簡直是遙不可及。如果您希望電路板使用很長時間，請確保選擇組件和材料，對電路板進行布局，并根據設計的特定要求驗證設計。
組件選擇：隨著時間的流逝，組件會失效或停產；但是，在板的預期壽命到期之前發生這種故障是不可接受的。因此，您的選擇應符合其環境的性能要求，并在電路板預期生產的生命周期內具有足夠的組件生命周期。
材料選擇：正如組件的性能會隨著時間的流逝而失效一樣，材料的性能也會下降。暴露于熱，熱循環，紫外線和機械應力下，都會導致電路板退化并過早失效。因此，您需要根據電路板類型選擇印刷效果很好的電路板材料。這意味著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程中電路板故障的根本原因。例如，沒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：這可能是生產可靠電路的最重要步驟。與您的特定CM 進行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，將確保質量更高的PCB設計A不會失敗。
想象一下PCB設計可能發生的最壞情況并不是一件有趣的事情。知道您已經設計了一個可靠的板，當該板部署到客戶手中時，它不會失敗。記住PCB設計損壞的三個主要原因，這樣您就可以順利地獲得一致且可靠的電路板。確保從一開始就針對制造缺陷，環境因素進行規劃，并針對特定案例著重設計決策。