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技術專題
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程的最前沿。如果電路板由于低級組件或無法解決峰值電流和功率要求而過早失效，那么PCB的性能就不會有太大的影響。全面卓越的設計為PCB的全面成功生產做好了準備，并使該原型PCB能夠驗證其可制造性和可測試性。可靠性至上的姿態將以合理的價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，這就是為什么提前進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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所有這些都會影響零件的壽命，如果操作環境未達到嚴格的標準，則可能導致過早的故障。導致這些問題的因素很多。我們會在這里提到一些效果，但是列表要長得多。在某些情況下，問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（SMT）封裝。圖表顯示了標準，如J-STD-020D中所述。它不包括無源組件或波峰焊。如果組件制造商沒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程（PoF）。大多數標準組件的最大MSL為3。
超過MSL限制時可能造成的損壞稱為爆米花，因為由于電介質材料中的水分吸收，您會導致PCB破裂和分層。損壞聽起來像爆米花爆裂。通常，這種情況發生在未正確包裝和存儲PCB的情況下。
秘密2 –替代PoF的經驗法則
在所有這些情況下，必須評估風險。如果失敗的風險過高，則應忽略經驗法則，以求進行PoF計算。
秘訣三–可靠性設計
最佳實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程中實現，因為您要選擇的高可靠性組件將在更長的時間內提供您想要的性能。您的客戶將獲得兩倍的幸福。為什么？首先，您將降低生產成本。如果您從理論上進行思考，那么您將失敗的物理理論擊敗了。
秘訣四：設計階段的生產團隊溝通
這個秘密是一個常識性的問題，但是您會驚奇地發現它經常被弄亂，從而導致代價高昂的錯誤。從設計的角度來看，必須正確處理團隊中的兩個角色。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）。可靠性和性能取決于它是一項高質量的工作。第二個角色是機械工程師（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），過孔（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。
組織生產團隊是將PoF納入討論的好時機，因為它說明了秘密1的重要性以及使秘密2變得有價值的機制。可靠性并不是一門精確的科學，但PoF可以衡量PCB生產過程中涉及的物理可靠性。PoF在某種程度上是一個統稱，包括化學和物理學，以了解電子組件（包括半導體器件）的失效機理。PoF的科學成果是在實際工作條件下估算電路組件的使用壽命。這也說明了了解電路組件可靠性的重要性。
下圖顯示了PCB行業正在發生的變化以及正在實施的所有變化。顯然，當今的現代技術提高了部件的磨損率，這標志著需要為長期故障提前計劃。
本文僅概述了要考慮的所有可靠性問題。避免出現本文開頭所討論的設計錯誤，并避免在設計時先考慮可靠性。表演將隨之而來。最大限度地利用您對PCB設計注意事項的了解，并在每次機會中實踐設計以實現卓越。