對(duì)于運(yùn)行中的PCBA,水是個(gè)壞消息。即使少量的濕氣也會(huì)導(dǎo)致您的電路板出現(xiàn)故障,而要避免濕氣,則需要最佳保護(hù)方法被使用。即使具有這種安全性,您的電路板仍然可能容易受到攻擊,因?yàn)榇嬖趲追NPCB故障模式。為了建立全面的防御,我們首先需要知道董事會(huì)為何失敗。然后,我們可以定義避免至少最常見(jiàn)的PCB故障模式的方法。
為什么PCB失敗?
成功設(shè)計(jì)并制造出能夠在其生命周期內(nèi)可靠地滿足其性能目標(biāo)的PCBA(已制成或已組裝好的PCB的電路板設(shè)計(jì))始終是人們的期望,而且絕對(duì)可以實(shí)現(xiàn)。有時(shí)很容易忽略使之成為可能的許多活動(dòng)。顯然,取決于電路板的復(fù)雜性,設(shè)計(jì)過(guò)程本身可能是漫長(zhǎng)而乏味的,并且要做出一些合理的決定才能創(chuàng)建一個(gè)設(shè)計(jì)文件包您的合同制造商(CM)可以建立的。隨后是一組正式的制造和制造步驟,每個(gè)都有一定程度的風(fēng)險(xiǎn)。讓我們看看在組裝和操作過(guò)程中最有可能發(fā)生或檢測(cè)到哪些PCB故障模式。
常見(jiàn)的PCB故障模式
制造期間
l錯(cuò)位的圖層
PCB疊層的對(duì)齊在制造過(guò)程中完成。但是,組裝電路板之前可能無(wú)法發(fā)現(xiàn)它。例如,在手動(dòng)或光學(xué)檢查(AOI)期間。如果未檢測(cè)到,則可能會(huì)出現(xiàn)開(kāi)路,短路或交叉信號(hào)線,從而對(duì)電路板的運(yùn)行產(chǎn)生負(fù)面影響。
l焊橋
焊橋是電路板上導(dǎo)電元件之間的意外連接。這些可以在相鄰的焊盤,跡線和緊密相鄰的焊盤或跡線之間。無(wú)論如何,這些都可能導(dǎo)致短路以及組件或電路板損壞。
l組件移位
在組裝過(guò)程中,將組件放置在焊接之前。如果元件在焊接過(guò)程中移動(dòng)或移動(dòng),優(yōu)質(zhì)焊點(diǎn) 將不會(huì)形成, 墓碑 或可能導(dǎo)致打開(kāi)。
操作過(guò)程中
l開(kāi)門
如果開(kāi)路;例如,由于運(yùn)動(dòng)或振動(dòng)而在板上形成了分離的組件,則操作很可能會(huì)不穩(wěn)定且不可預(yù)測(cè)。根據(jù)電路板及其更大系統(tǒng)的功能,這可能是災(zāi)難性的。例如,如果板卡提供了關(guān)鍵的測(cè)量結(jié)果,但這些測(cè)量結(jié)果不正確,則整個(gè)系統(tǒng)可能變得難以管理。
l短路
與開(kāi)路相反,短路可能會(huì)立即損壞組件或電路板本身。如果電流水平足夠高,板上可能會(huì)發(fā)生火災(zāi)。水分,未檢測(cè)到的焊橋,爬電距離 高壓板擊穿或意外事件(例如電流尖峰)擊穿。
l性能下降
PCBA性能的逐漸降低是最難檢測(cè)到的故障模式之一。此外,還有許多可能的根本原因。常見(jiàn)問(wèn)題是:
1.跡線退化-由于在制造過(guò)程中蝕刻不良。
2.氧化-由于不足或缺乏整理或環(huán)境保護(hù)。
3.冷凝-在制造,組裝或存儲(chǔ)過(guò)程中水分?jǐn)U散所致。
4.銅的重量不正確-不合適跡線寬度 和尺寸確定。
5.助焊劑腐蝕-由組裝期間使用的助焊劑殘留物引起。
l分層
分層是指板層上的層壓板與基板或介電材料分離的情況。最可能的原因是使用的CTE太低而無(wú)法滿足安裝板的環(huán)境的熱要求。
l組件功能惡化
各個(gè)組件的故障也是一個(gè)主要問(wèn)題。組件可能會(huì)因選擇不當(dāng)(功能不符合操作要求),質(zhì)量差,由于過(guò)熱,紫外線暴露或化學(xué)相互作用而導(dǎo)致包裝破損而發(fā)生故障。組件故障可能是逐漸的或突然的;例如由于短缺。
l板開(kāi)裂或破裂
PCBA也可能由于過(guò)度的物理或機(jī)械應(yīng)力而失效。例如,遭受反復(fù)沖擊或振動(dòng)的剛性板可能最終會(huì)破裂甚至斷裂。如果超過(guò)彎曲強(qiáng)度額定值,則甚至撓性板也會(huì)斷裂。
如上所述,為了滿足其生命周期操作目標(biāo),您的電路板必須保留許多潛在的故障模式。幸運(yùn)的是,在設(shè)計(jì)過(guò)程中可以做出一些決定,以提高實(shí)現(xiàn)該目標(biāo)的可能性。
設(shè)計(jì)避免PCB故障模式
通常會(huì)在組裝或操作過(guò)程中發(fā)現(xiàn)電路板故障。在組裝過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的故障模式通常需要重新設(shè)計(jì)后,才需要重新旋轉(zhuǎn)和額外的成本。如果在現(xiàn)場(chǎng)發(fā)現(xiàn),將需要更換和/或維修。如果PCB故障模式反復(fù)出現(xiàn),則可能有必要停止生產(chǎn)并撤回已部署的板。在這兩種情況下,都可能產(chǎn)生大量的額外成本,更不用說(shuō)增加了開(kāi)發(fā)時(shí)間。顯然,最好避免這些意外情況,這些意外情況很可能會(huì)通過(guò)遵循下面列出的建議的設(shè)計(jì)要點(diǎn)和不要做的事情來(lái)避免。
設(shè)計(jì)避免和避免失敗模式
要
?選擇最好的材料
最重要的設(shè)計(jì)決策之一是使用哪種材料。盡管簡(jiǎn)單地選擇通用標(biāo)準(zhǔn)是很常見(jiàn)的,但這樣做可能會(huì)導(dǎo)致幾種PCB故障模式。相反,您應(yīng)該選擇最適合您設(shè)計(jì)的材料 根據(jù)材料特性和電路的運(yùn)行需求。
?選擇優(yōu)質(zhì)組件
避免PCB故障模式的另一個(gè)重要決定是選擇組件。 組件選擇應(yīng)優(yōu)化為您的設(shè)計(jì)精心設(shè)計(jì),以確保質(zhì)量和可用性。
?選擇最好的CM
這是Dos清單的最后一個(gè),但您做出的最重要的設(shè)計(jì)決策可能是誰(shuí)來(lái)構(gòu)建您的電路板? 選擇制造和組裝服務(wù)可以成就或破壞您的PCBA開(kāi)發(fā);包括周轉(zhuǎn)時(shí)間,電路板質(zhì)量以及最重要的是是否發(fā)生PCB故障模式。
不要
l不要承擔(dān)良好的熱阻。分析!
在制造過(guò)程中和在現(xiàn)場(chǎng),PCBA必須具備承受溫度變化(主要是加熱)的能力。您永遠(yuǎn)不要以為您的電路板可以在這些測(cè)試中完好無(wú)損。確保您的電路板能夠滿足組件的加熱要求及其操作環(huán)境的最佳方法是了解熱阻的重要性并進(jìn)行熱分析。
l不要承擔(dān)可靠性。測(cè)試!
開(kāi)發(fā)工作板總是令人興奮的,可能誘使迅速進(jìn)入生產(chǎn)。但是,應(yīng)該意識(shí)到,在現(xiàn)場(chǎng)使用PCB失效模式可能會(huì)付出高昂的代價(jià),并且會(huì)破壞您與最終用戶的關(guān)系,因此應(yīng)該緩和這種愿望。因此,最好和謹(jǐn)慎的方法是采用電路板測(cè)試 并確保您的電路板的可靠性。
通過(guò)遵循上述建議的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則,您將大大降低電路板在制造過(guò)程中或在現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)PCB故障模式的可能性。但是,除非您與擁有能力和專業(yè)知識(shí)的CM合作,以生產(chǎn)出高質(zhì)量的電路板,并且已經(jīng)建立了質(zhì)量流程來(lái)做到這一點(diǎn),否則好的設(shè)計(jì)決策是不夠的。
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