常見的PCB故障模式以及如何避免它們

對于運行中的PCBA，水是個壞消息。即使少量的濕氣也會導致您的電路板出現(xiàn)故障，而要避免濕氣，則需要最佳保護方法被使用。即使具有這種安全性，您的電路板仍然可能容易受到攻擊，因為存在幾種PCB故障模式。為了建立全面的防御，我們首先需要知道董事會為何失敗。然后，我們可以定義避免至少最常見的PCB故障模式的方法。

為什么PCB失敗？

成功設計并制造出能夠在其生命周期內(nèi)可靠地滿足其性能目標的PCBA（已制成或已組裝好的PCB的電路板設計）始終是人們的期望，而且絕對可以實現(xiàn)。有時很容易忽略使之成為可能的許多活動。顯然，取決于電路板的復雜性，設計過程本身可能是漫長而乏味的，并且要做出一些合理的決定才能創(chuàng)建一個設計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，每個都有一定程度的風險。讓我們看看在組裝和操作過程中最有可能發(fā)生或檢測到哪些PCB故障模式。

常見的PCB故障模式

制造期間

l錯位的圖層

PCB疊層的對齊在制造過程中完成。但是，組裝電路板之前可能無法發(fā)現(xiàn)它。例如，在手動或光學檢查（AOI）期間。如果未檢測到，則可能會出現(xiàn)開路，短路或交叉信號線，從而對電路板的運行產(chǎn)生負面影響。

l焊橋

焊橋是電路板上導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。無論如何，這些都可能導致短路以及組件或電路板損壞。

l組件移位

在組裝過程中，將組件放置在焊接之前。如果元件在焊接過程中移動或移動，優(yōu)質焊點 將不會形成， 墓碑 或可能導致打開。

操作過程中

l開門

如果開路；例如，由于運動或振動而在板上形成了分離的組件，則操作很可能會不穩(wěn)定且不可預測。根據(jù)電路板及其更大系統(tǒng)的功能，這可能是災難性的。例如，如果板卡提供了關鍵的測量結果，但這些測量結果不正確，則整個系統(tǒng)可能變得難以管理。

l短路

與開路相反，短路可能會立即損壞組件或電路板本身。如果電流水平足夠高，板上可能會發(fā)生火災。水分，未檢測到的焊橋，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到的故障模式之一。此外，還有許多可能的根本原因。常見問題是：

1.跡線退化-由于在制造過程中蝕刻不良。

2.氧化-由于不足或缺乏整理或環(huán)境保護。

3.冷凝-在制造，組裝或存儲過程中水分擴散所致。

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太低而無法滿足安裝板的環(huán)境的熱要求。

l組件功能惡化

各個組件的故障也是一個主要問題。組件可能會因選擇不當（功能不符合操作要求），質量差，由于過熱，紫外線暴露或化學相互作用而導致包裝破損而發(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板開裂或破裂

PCBA也可能由于過度的物理或機械應力而失效。例如，遭受反復沖擊或振動的剛性板可能最終會破裂甚至斷裂。如果超過彎曲強度額定值，則甚至撓性板也會斷裂。

如上所述，為了滿足其生命周期操作目標，您的電路板必須保留許多潛在的故障模式。幸運的是，在設計過程中可以做出一些決定，以提高實現(xiàn)該目標的可能性。

設計避免PCB故障模式

通常會在組裝或操作過程中發(fā)現(xiàn)電路板故障。在組裝過程中發(fā)現(xiàn)的故障模式通常需要重新設計后，才需要重新旋轉和額外的成本。如果在現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)，將需要更換和/或維修。如果PCB故障模式反復出現(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，更不用說增加了開發(fā)時間。顯然，最好避免這些意外情況，這些意外情況很可能會通過遵循下面列出的建議的設計要點和不要做的事情來避免。

設計避免和避免失敗模式

要

?選擇最好的材料

最重要的設計決策之一是使用哪種材料。盡管簡單地選擇通用標準是很常見的，但這樣做可能會導致幾種PCB故障模式。相反，您應該選擇最適合您設計的材料 根據(jù)材料特性和電路的運行需求。

?選擇優(yōu)質組件

避免PCB故障模式的另一個重要決定是選擇組件。 組件選擇應優(yōu)化為您的設計精心設計，以確保質量和可用性。

?選擇最好的CM

這是Dos清單的最后一個，但您做出的最重要的設計決策可能是誰來構建您的電路板？ 選擇制造和組裝服務可以成就或破壞您的PCBA開發(fā)；包括周轉時間，電路板質量以及最重要的是是否發(fā)生PCB故障模式。

不要

l不要承擔良好的熱阻。分析！

在制造過程中和在現(xiàn)場，PCBA必須具備承受溫度變化（主要是加熱）的能力。您永遠不要以為您的電路板可以在這些測試中完好無損。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行熱分析。

l不要承擔可靠性。測試！

開發(fā)工作板總是令人興奮的，可能誘使迅速進入生產(chǎn)。但是，應該意識到，在現(xiàn)場使用PCB失效模式可能會付出高昂的代價，并且會破壞您與最終用戶的關系，因此應該緩和這種愿望。因此，最好和謹慎的方法是采用電路板測試 并確保您的電路板的可靠性。

通過遵循上述建議的設計準則，您將大大降低電路板在制造過程中或在現(xiàn)場出現(xiàn)PCB故障模式的可能性。但是，除非您與擁有能力和專業(yè)知識的CM合作，以生產(chǎn)出高質量的電路板，并且已經(jīng)建立了質量流程來做到這一點，否則好的設計決策是不夠的。