Как предотвратить распространенные режимы выхода печатных плат из строя: практическое руководство

11 января 2021 г.

Печатная плата (ПП) — один неотъемлемый и интегральный элемент большинства электронных приложений. Они придают жизнь многим электромеханическим и электронным устройствам, таким как телевизоры, уличное освещение, мобильные телефоны и многие другие. Таким образом, это может быть крайне разрушительно, когда они выходят из строя. Существует несколько причин выхода печатных плат из строя. Все, от суровой погоды до возраста, может навлечь беду на печатную плату, вызывая полный отказ устройства. Поэтому важно понимать причины выходов печатных плат из строя для предотвращения будущих случаев. Эта статья обсуждает наиболее распространенные причины выхода печатных плат из строя и делай/не делай для их избежания.

Каковы причины выхода печатных плат из строя?

Хорошо спроектированная и успешно произведенная печатная плата, которая выполняет свои цели производительности на протяжении своего срока службы, всегда является ожиданием любого оригинального производителя оборудования (OEM). Однако некоторые критические аспекты могут быть упущены производителем печатных плат иногда. Несомненно, процесс проектирования печатной платы может быть утомительным и затратным по времени в зависимости от сложности платы, и каждый из которых несет определенную степень риска. Основные причины отказа печатной платы включают недопроектированный дизайн, производственные дефекты, факторы окружающей среды и так далее. Хотя несколько факторов могут быть смягчены на этапе проектирования печатной платы, правильное планирование на этапе проектирования может помочь плате выполнить свою работу наилучшим образом. Следующий раздел описывает, какие режимы отказа могут возникнуть и быть обнаружены во время сборки и эксплуатации печатной платы.

Краткое обсуждение наиболее распространенных причин выхода печатных плат из строя

• Производственные дефекты: Это одна из распространенных причин выхода печатных плат из строя. Эти дефекты трудно обнаружить и еще труднее исправить. Некоторые производственные дефекты можно предотвратить в дизайне, в то время как другие должны быть исправлены OEM. Вот некоторые распространенные производственные дефекты:
• Разнос слоев (Layer Misalignment): Выравнивание стека печатной платы выполняется во время производства и трудно обнаружить проблему выравнивания до полной сборки печатной платы. Например, во время ручной инспекции, если происходят разомкнутые, короткие замыкания или перекрещенные линии, это негативно скажется на работе печатной платы.
• Паяные мостики (Solder Bridging): Это еще один распространенный дефект, возникающий, когда припой образует ненормальное соединение между двумя или более соседними трассами, площадками, площадками и трассами в близкой близости.
• Смещение компонентов (Component Shifting): Компоненты размещаются перед пайкой во время сборки. Если компонент смещается даже немного во время пайки, то качественное паяное соединение не образуется. Это может привести к tombstoning (эффекту «могильника»).
• Лом платы (Board Breakage): Печатная плата может выйти из строя из-за механического или физического стресса, такого как вибрации или повторные удары. Иногда плата может сломаться, если превышены её рейтинги способности к изгибу.
• Ухудшение функциональности компонентов (Component Functionality Deterioration): Отказ компонента — еще одна серьезная проблема. Компоненты могут выходить из строя из-за плохого или низкого качества, неправильного выбора, ломки корпуса из-за излишнего тепла, химического взаимодействия и многих других.
• Деградация производительности (Performance Degradation): Это один из самых трудно обнаруживаемых режимов отказа. Постепенная деградация производительности может происходить по многим причинам, включая деградацию трасс, оксидацию, конденсацию, неправильный вес меди и многие другие.
• Отслаивание (Delamination): Как подразумевает название, отслаивание происходит, когда ламинация платы отслаивается от диэлектрического материала. Главная причина — использование материала, где коэффициент теплового расширения (CTE) низок для теплового требования среды.

Вышеупомянутые режимы отказа, которые плата должна выжить для достижения цели операционного жизненного цикла. К счастью, эти отказы можно избежать решениями, которые можно принимать при проектировании плат для улучшения вероятности.

Проектные «делай» и «не делай» для избежания режимов отказа

С следующими «делай» и «не делай» возможно избежать контингенций режимов отказа печатных плат.

Проектные «делай» для избежания режимов отказа печатных плат

• Один из лучших способов избежать выходов печатных плат из строя — выбрать лучшие материалы и качественные компоненты. Выбор материала и компонента должен быть оптимизирован для дизайна печатной платы, обеспечивая доступность и качество.
• Другое важное соображение — кто должен строить печатную плату? Выбор качественного поставщика услуг производства и сборки может сделать значительную разницу в разработке печатной платы.

Проектные «не делай» для избежания режимов отказа печатных плат

• Не предполагайте тепловое сопротивление для печатной платы. Вместо этого проанализируйте его. Это один из лучших способов проверить, может ли плата выдержать нагревательные требования сборки.
• Не предполагайте надежность. Следовательно, разумный и лучший подход — провести тестирование печатной платы и обеспечить дизайн и функционирование платы.

С вышеуказанными проектными рекомендациями вы значительно снизите вероятность режимов отказа печатных плат во время сборки. Заинтересованы ли вы узнать больше о рекомендациях по проектированию печатных плат? Если да, то вы можете связаться с ведущими производителями печатных плат, такими как Creative Hi-Tech. Их высокоопытные эксперты помогут вам на протяжении всего процесса.

Связанные публикации:

• Каковы шаги в ремонте BGA? — Часть I
• Каковы шаги в ремонте BGA? — Часть II