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設(shè)計(jì)卓越印刷電路板的秘訣
設(shè)計(jì)卓越印刷電路板的秘訣
為了實(shí)現(xiàn)卓越的設(shè)計(jì)，需要一種紀(jì)律嚴(yán)明的方法，將PCB的可靠性保持在設(shè)計(jì)過程的最前沿。如果電路板由于低級(jí)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(huì)有太大的影響。全面卓越的設(shè)計(jì)為PCB的全面成功生產(chǎn)做好了準(zhǔn)備，并使該原型PCB能夠驗(yàn)證其可制造性和可測(cè)試性。可靠性至上的姿態(tài)將以合理的價(jià)格提供您想要的性能。
秘密＃1 –組件選擇的詳細(xì)信息
如前所述，功能性能不是選擇組件的驅(qū)動(dòng)因素。我們可以將其歸結(jié)為可用組件的日益復(fù)雜化。有更多外部因素決定這些設(shè)備的使用壽命，并且它們與可靠性有關(guān)，這就是為什么提前進(jìn)行可靠性設(shè)計(jì)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(huì)影響零件的壽命，如果操作環(huán)境未達(dá)到嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)，則可能導(dǎo)致過早的故障。導(dǎo)致這些問題的因素很多。我們會(huì)在這里提到一些效果，但是列表要長(zhǎng)得多。在某些情況下，問題歸結(jié)為您不知道自己不知道的事情。
讓我們以MSL為例。作為指導(dǎo)存在的標(biāo)準(zhǔn)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(shù)（SMT）封裝。圖表顯示了標(biāo)準(zhǔn)，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(shù)標(biāo)準(zhǔn)組件的最大MSL為3。
超過MSL限制時(shí)可能造成的損壞稱為爆米花，因?yàn)橛捎陔娊橘|(zhì)材料中的水分吸收，您會(huì)導(dǎo)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(fā)生在未正確包裝和存儲(chǔ)PCB的情況下。
秘密2 –替代PoF的經(jīng)驗(yàn)法則
在所有這些情況下，必須評(píng)估風(fēng)險(xiǎn)。如果失敗的風(fēng)險(xiǎn)過高，則應(yīng)忽略經(jīng)驗(yàn)法則，以求進(jìn)行PoF計(jì)算。
秘訣三–可靠性設(shè)計(jì)
最佳實(shí)踐是預(yù)先設(shè)計(jì)可靠性，而不是將所有精力都花在性能設(shè)計(jì)上。您的性能目標(biāo)將在此過程中實(shí)現(xiàn)，因?yàn)槟x擇的高可靠性組件將在更長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)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(chǎn)成本。如果您從理論上進(jìn)行思考，那么您將失敗的物理理論擊敗了。
秘訣四：設(shè)計(jì)階段的生產(chǎn)團(tuán)隊(duì)溝通
這個(gè)秘密是一個(gè)常識(shí)性的問題，但是您會(huì)驚奇地發(fā)現(xiàn)它經(jīng)常被弄亂，從而導(dǎo)致代價(jià)高昂的錯(cuò)誤。從設(shè)計(jì)的角度來看，必須正確處理團(tuán)隊(duì)中的兩個(gè)角色。電氣工程師的首要職責(zé)是設(shè)計(jì)要放置在PCB上的電路的組件結(jié)構(gòu)。他/她的工作是正確獲取物料清單（BOM）并準(zhǔn)備批準(zhǔn)的供應(yīng)商清單（AVL）。可靠性和性能取決于它是一項(xiàng)高質(zhì)量的工作。第二個(gè)角色是機(jī)械工程師（今天通常由電氣工程師擔(dān)任），他將確定PCB的布局，包括所有導(dǎo)電路徑（布線），過孔（電路板上的孔）以及電路板的準(zhǔn)備工作這樣焊接工作將是一流的。
組織生產(chǎn)團(tuán)隊(duì)是將PoF納入討論的好時(shí)機(jī)，因?yàn)樗f明了秘密1的重要性以及使秘密2變得有價(jià)值的機(jī)制。可靠性并不是一門精確的科學(xué)，但PoF可以衡量PCB生產(chǎn)過程中涉及的物理可靠性。PoF在某種程度上是一個(gè)統(tǒng)稱，包括化學(xué)和物理學(xué)，以了解電子組件（包括半導(dǎo)體器件）的失效機(jī)理。PoF的科學(xué)成果是在實(shí)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(yè)正在發(fā)生的變化以及正在實(shí)施的所有變化。顯然，當(dāng)今的現(xiàn)代技術(shù)提高了部件的磨損率，這標(biāo)志著需要為長(zhǎng)期故障提前計(jì)劃。
本文僅概述了要考慮的所有可靠性問題。避免出現(xiàn)本文開頭所討論的設(shè)計(jì)錯(cuò)誤，并避免在設(shè)計(jì)時(shí)先考慮可靠性。表演將隨之而來。最大限度地利用您對(duì)PCB設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)的了解，并在每次機(jī)會(huì)中實(shí)踐設(shè)計(jì)以實(shí)現(xiàn)卓越。