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如何使PCB设计更可靠
无论印刷电路板(PCB)进入水分析仪,航天器中还是飞机中,都可以很容易地衡量故障的成本-以生命数或损失的金钱来衡量。对于这些情况,韬放电子PCB建议设计师特别注意他们正在做出的设计选择。这是因为高可靠性工程与良好的设计习惯相结合,尤其是在PCB必须在恶劣的环境中工作时。
质量与可靠性
极有可能是由经过认可的工厂制造了PCB,制造商已指派了一名员工,以确保电路板在所有设计方面都达到或超过预期。这可能包括平面度,表面光洁度,镀层厚度等。由于这些都是可测量的数量,因此很容易检查电路板是否满足要求。
一旦客户在交货后接受了板子,制造商对板子质量的责任通常就结束了。交付时,客户希望所有电路板都能按照其设计运行。
避免常见的PCB故障模式
但是,可靠性涵盖了产品的整个生命周期,并且很难量化。这是因为几个因素会影响可靠性,其中包括材料可变性,制造过程控制和PCB设计。此外,电路板的失效日期会有所不同,通常是未知的。
根据我司 PCB设计师的说法,即使设计人员遵循了所有很好的实践,制造商仍可以完美地执行所有过程,但由于材料的可变性,制成的PCB通常会有微小的变化。对于这种可变性,如果增加了较差的过程控制和/或较差的设计选择,则PCB可能包含潜在的缺陷。
与质量不同,质量易于定义(电路板是否符合规格或不符合规范),因此很难定义可靠性,因为很难预测PCB是否会在一年,五年或之后失效。使用寿命达到10年。韬放电子 PCB提供了一些设计技巧,可在很大程度上帮助提高PCB的可靠性。
保持连接性
为了使电子设备正常运行,所有电子组件必须保持相互连接。例如,在IC内,硅芯片必须通过键合线保持与金属引线框架的连接。引线框必须通过焊料保持与PCB上的铜垫的连接,并且铜垫必须通过过孔,铜浇注和走线保持彼此连接。在高可靠性板上,所有这些连接必须在设备的整个使用寿命内保持不变。
匹配热膨胀系数
当组件或板本身的温度升高时,它们会根据热膨胀系数(CTE)以不同的速率膨胀。对于PCB,CTE是各向异性的,这意味着沿长度(X和Y轴)的扩展与沿PCB宽度(Z轴)的扩展不同。这种不平等的膨胀会破裂PCB上的通孔桶,使其无法工作。因此,韬放电子 PCB建议设计人员使用具有匹配CTE的材料,其中铜的膨胀将与PCB材料的膨胀相匹配。
什么是焊点?
打开和填充过孔
焊盘附近的通孔可能会导致两种类型的故障。开放的通孔可以捕获污染物,例如助焊剂,这些污染物会随着时间的流逝缓慢腐蚀铜,导致断开连接。开孔的另一个问题是它们可能导致焊锡剥落。来自附近焊盘的熔融焊料会流入通孔,只剩下很少的焊料,无法在焊盘和组件之间实现适当的粘合。韬放电子 PCB建议使用导电或非导电材料填充通孔,以防止此类故障。
温度曲线
具有SMD的电路板将经历称为回流焊接的焊接过程,而具有通孔组件的电路板将受到波峰焊接。对于这两种焊接方法,有必要为电路板通过焊接机时找到很好的热分布。
对于铅和锡组成的焊料,其熔点应足够低,以使电路板有足够的时间加热并使焊料流动。但是,在执行RoHS指令后,电子行业必须使用成分不使用铅的焊料。
从焊料去除铅的要求带来了具有更高熔化温度的焊料组合物。设计人员现在必须使用能够承受这些较高温度而不损坏的PCB材料。此外,无铅焊料的热特性现在必须允许电路板达到所需的较高温度,但持续时间较短。
为了符合RoHS指令,韬放电子 PCB建议组装人员在组装电路板时使用合适的无铅焊料和焊膏,并调整焊锡机中的时间和温度设置以设置适当的温度曲线。最佳的温度曲线应该能够可靠地焊接板上最大和最小的元件。