分享并講解優(yōu)秀PCB設(shè)計(jì)的秘訣

為了實(shí)現(xiàn)出色的設(shè)計(jì)，需要采用嚴(yán)格的方法，將 PCB 的可靠性置于設(shè)計(jì)過程的首位。 如果電路板因低級(jí)元件或無法解決峰值電流和功率要求而過早失效，PCB的性能不會(huì)受到太大影響。 全面、優(yōu)秀的設(shè)計(jì)為PCB的全面、成功生產(chǎn)做好了準(zhǔn)備，并使樣機(jī)PCB能夠驗(yàn)證其可制造性和可測(cè)試性。 可靠性第一的態(tài)度將以合理的價(jià)格提供您想要的性能。

秘訣1——元件選型細(xì)節(jié)

如前所述，功能性能并不是組件選擇的驅(qū)動(dòng)因素。 我們可以將此歸因于可用組件的復(fù)雜性不斷增加。 決定這些設(shè)備使用壽命的外部因素較多，而且都與可靠性相關(guān)，這就是為什么提前進(jìn)行可靠性設(shè)計(jì)如此重要。 那么，這些外部因素是什么呢？

這些都會(huì)影響零件的壽命。 如果運(yùn)行環(huán)境不符合嚴(yán)格標(biāo)準(zhǔn)，可能會(huì)導(dǎo)致過早失效。 導(dǎo)致這些問題的因素有很多。 我們將在這里提到一些效果，但列表要長得多。 在某些情況下，問題歸結(jié)為你不知道自己不知道什么。 電路板組裝和電路板加工制造商講解并分享實(shí)現(xiàn)優(yōu)秀電路板設(shè)計(jì)的秘訣。

我們以 MSL 為例。 作為指導(dǎo)而存在的標(biāo)準(zhǔn)并不完整。 J-STD-020D僅適用于集成電路的表面貼裝技術(shù)（SMT）封裝。 它不包括無源元件或波峰焊。 如果組件制造商沒有向您提供組件的 MSL，您可以確定其特性。 這就是物理失效過程（PoF）。 大多數(shù)標(biāo)準(zhǔn)組件的最大 MSL 為 3。

超過MSL限制時(shí)可能發(fā)生的損壞被稱為爆米花，因?yàn)槟銜?huì)因介電材料吸收水分而導(dǎo)致PCB開裂和分層。 損壞的聲音就像爆米花爆開一樣。 通常，當(dāng) PCB 未正確包裝和存儲(chǔ)時(shí)，就會(huì)發(fā)生這種情況。

秘訣2 – 取代 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)太高，則 PoF 計(jì)算應(yīng)忽略經(jīng)驗(yàn)法則。

秘訣3——可靠性設(shè)計(jì)

最佳實(shí)踐是預(yù)先設(shè)計(jì)可靠性，而不是將所有精力投入到性能設(shè)計(jì)上。 您的性能目標(biāo)將在這個(gè)過程中實(shí)現(xiàn)，因?yàn)槟胍x擇的高可靠性組件將在更長的時(shí)間內(nèi)提供您想要的性能。 您的客戶將會(huì)加倍高興。 為什么？ 首先，您將降低生產(chǎn)成本。 如果你從理論上思考，你就會(huì)打敗失敗的物理理論。

秘訣4：設(shè)計(jì)階段制作團(tuán)隊(duì)之間的溝通

這個(gè)秘密是一個(gè)常識(shí)性問題，但你會(huì)驚訝地發(fā)現(xiàn)它經(jīng)常被混淆，從而導(dǎo)致代價(jià)高昂的錯(cuò)誤。 從設(shè)計(jì)的角度來說，團(tuán)隊(duì)中的兩種角色一定要處理好。 電氣工程師的主要職責(zé)是設(shè)計(jì)要放置在 PCB 上的電路的元件結(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其高質(zhì)量。 第二個(gè)角色是機(jī)械工程師（當(dāng)今的電氣工程師通常擔(dān)任該角色）。 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。 這樣的焊接工作將會(huì)是一流的。

組織制作團(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 可以測(cè)量 PCB 生產(chǎn)中涉及的物理可靠性。 PoF在某種程度上是一個(gè)包括化學(xué)和物理在內(nèi)的通用術(shù)語，用于理解電子元件（包括半導(dǎo)體器件）的失效機(jī)理。 PoF的科學(xué)成就是估算電路元件在實(shí)際工作條件下的使用壽命。 這也說明了了解電路元件可靠性的重要性。

本文僅概述需要考慮的所有可靠性問題。 避免本文開頭討論的設(shè)計(jì)錯(cuò)誤，避免在設(shè)計(jì)時(shí)考慮可靠性。 表演將隨之而來。 最大限度地了解 PCB 設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)，并抓住一切機(jī)會(huì)進(jìn)行設(shè)計(jì)實(shí)踐，以實(shí)現(xiàn)卓越。