PCB失效的三個原因

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)備好對其進(jìn)行修復(fù)。避免故障在PCB設(shè)計中更為重要。更換在現(xiàn)場損壞的電路板可能會很昂貴，而且客戶的憤怒通常會更加昂貴。這就是在設(shè)計過程中牢記PCB失效的三個主要原因的重要原因：制造缺陷，環(huán)境因素和設(shè)計不足。盡管其中一些因素可能無法控制，但在設(shè)計階段可以緩解許多因素。這就是為什么在設(shè)計過程中計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，但另一些則必須由合同制造商（CM）修復(fù)。

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

PCB故障的原因2：環(huán)境因素

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

l熱量：電路板會產(chǎn)生熱量，并且在操作過程中經(jīng)常會暴露在熱量下?？紤]PCB是否將在其外殼周圍流動，暴露在陽光和室外溫度下，或吸收附近其他來源的熱量。溫度的變化也會使焊點，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（IP）和/或選擇能夠處理操作區(qū)域中預(yù)期的灰塵等級和/或使用保形涂層的組件。

l水分：濕度對電子設(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)境中運行，則水分會從空氣中凝結(jié)到電路上。因此，重要的是要確保防潮方法 在整個電路板構(gòu)建過程中以及安裝之前都已包含在內(nèi)。

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

PCB故障的原因3：非特定設(shè)計

操作過程中PCB失效的最后一個因素是最重要的：設(shè)計。如果董事會設(shè)計的目的不是專門滿足其績效目標(biāo)；包含可靠性和長壽它根本不會走得太遠(yuǎn)。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(jìn)行布局，并根據(jù)設(shè)計的特定要求驗證設(shè)計。

l組件選擇：隨著時間的流逝，組件會發(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)的整個生命周期中。

l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(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(zhàn)；如高壓電弧跟蹤率，可能會導(dǎo)致電路板和系統(tǒng)損壞甚至人員受傷。

l設(shè)計驗證：這可能是生產(chǎn)可靠電路的最重要步驟。經(jīng)過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)計了一個可靠的板，當(dāng)該板部署到客戶手中時，它不會失敗。記住PCB失效的三個主要原因，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制造缺陷，環(huán)境因素進(jìn)行規(guī)劃，并針對特定案例著重設(shè)計決策。