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      電子產品可靠性標準:要求、過程和設計

      2023-03-08 09:59:22 18922519021 10

      關鍵要點

      了解為什么電子產品的可靠性標準在 PCB 設計中很重要。

      找出與 PCB 設計師相關的 IPC 標準。 

      探索如何確定設計的可靠性要求。 

      高拓電子科技

      可靠性問題幾乎可以影響任何機制或結構,包括包含 PCB 的電子系統。根據系統的不同,電路板的故障可能會導致時間、金錢甚至生命的損失。幸運的是,您可以通過良好的計劃、設計、制造過程和有效的壓力測試來降低這些故障的可能性。讓我們看看如何創建一種設計,以促進滿足電子可靠性標準的 PCB 的開發。

      為什么電子產品的可靠性標準很重要?

      PCB設計既是一個客觀的過程,也是一個主觀的過程。雖然有一些基本規則規定了產品的設計方式,但硬件工程師要決定什么是最佳實踐。這會導致不同的解釋,從而可能導致產品質量變化和不一致。例如,工程師在設計 PCB 時可能會思考這些問題:

      有利于順利進行電鍍工藝的最佳鉆孔縱橫比是多少?

      單根銅走線允許的溫升是多少?

      如何定義導體之間的最小間距?

      任由主觀解釋,PCB 設計人員無法確保輸出始終可靠。您可能會生產具有電氣功能的 PCB,但會面臨潛在的裝配問題,例如組件未對準,或者針對制造進行了優化但未通過EMC 合規性測試的問題。

      為 PCB 機械可靠性制定良好計劃的第一步是確定我們的目標,具體如下:

      電子可靠性可以定義為電路板在其預期使用壽命內不會遭受結構、操作或電氣故障的確定性或可能性程度。

      對于 PCB 設計師來說,遵循特定的電子可靠性標準非常重要。IPC標準是開發可靠電子產品的極佳參考。在設計 PCB 時,這些標準不會留下任何假設或猜測。 

      高拓電子科技

      PCB 設計、制造和測試的 IPC 標準

      PCB 設計的 IPC 標準

      IPC前身為印制電路研究所,與數千家電子公司有關聯。該協會負責制定和發布制造商必須滿足的標準。如今,電子工程師和 PCB 制造商都使用 IPC 標準來確保整個 PCB 設計鏈的一致性、質量和可靠性。

      雖然 IPC 標準涵蓋設計、材料、檢驗、性能和 PCB 制造的其他方面,但有一些標準與 PCB 設計師的工作相關。以下是制造商必須遵守的一些設計標準的幾個示例:

      IPC - 2221 -這是一個通用的 IPC 標準,可作為幾乎所有 PCB 設計領域的指南。您將在 IPC-2221 中找到有關通孔尺寸、散熱焊盤圖案、傳輸線幾何形狀、元件放置等的具體指南。 

      IPC - 2222 -該標準用作橫截面剛性 PCB 設計的指南。它為孔縱橫比、介電間隙和電路板厚度等結構元素提供了指南。  

      IPC - 2223 -該標準為柔性 PCB 設計提供指南,包括彎曲半徑、屏蔽圖案、材料選擇和阻抗控制等結構考慮因素。 

      電路板可靠性要求

      既然我們已經確定了 PCB 的可靠性,我們就需要對其進行量化。這意味著必須建立我們可以在設計和制造過程中使用的特定標準。

      為此,我們必須能夠回答以下問題:

      董事會運作的監管要求是什么?

      電路板的最低可靠性要求是滿足所有適用的監管標準。因此,您應該了解您的 IPC 分類如何影響您設計的制造。

      電路板會振動嗎?

      假設您的電路板將作為汽車、工業或航空系統的一部分安裝。在這種情況下,它很可能會受到振動,這會對 PCB 的機械結構產生直接的不利影響。在這種情況下,沖擊測試對于確保 PCB 的機械可靠性至關重要。

      電路板是連續運動還是間歇運動?

      可能不會立即感覺到單個動作;但是,連續或間歇運動可能會導致結構損壞或故障。

      安裝電路板的環境溫度范圍是多少? 

      PCB 完整性的另一個重大威脅是溫度變化或過熱或過冷。 

      正常運行期間存在的電壓和電流范圍是多少?

      過高的電壓和電流會導致電弧和短路,如果嚴重的話,會損壞 PCB 和組件。

      PCB 的運行生命周期是多少?

      沒有董事會可以永遠持續下去。但是,它應該被設計成在其標稱環境中的預計壽命內可靠運行。 

      一旦確定了這些指標,就必須將它們納入您的設計以確保 PCB 的可靠性。

      設計電路板以滿足可靠性標準

      設計電路板以確保其滿足或超過可靠性要求和目標幾乎延伸到每個設計階段。而且,有效且高效地實現最佳設計的能力取決于所使用的 PCB 設計工具。

      例如,一個好的 PCB 設計工具允許您按照 IPC-2221 的規定設置阻焊間隙并生成適當的制造文件。您還可以定義間隙規則并運行熱分析,以確定可能影響電路板可靠性的潛在熱點。

      OrCAD PCB Editor 功能全面,可幫助工程師滿足電子行業的可靠性標準。這只是作為 Cadence PCB 設計和分析包一部分的標準功能之一。實時 DFM 檢查、3-D 視覺集成和新產品集成 (NPI) 等其他高級功能使從前到后的設計集成更快、更簡單。


      東莞市高拓電子科技有限公司

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