“PCB可靠性”拍了拍你：優(yōu)秀的Layout工程師都重視我！

板兒妹0517

作為一名優(yōu)秀的PCB設計工程師，你了解PCB可靠性嗎？你設計的PCB可靠性過(guò)關(guān)嗎？要知道，高可靠性PCB可以發(fā)揮穩健的載體作用，實(shí)現PCBA的長(cháng)期、穩定運作，從而保證終端產(chǎn)品的安全性、穩定性和使用壽命。

關(guān)于PCB可靠性
可靠性，英文為Reliability，指的是“可信賴(lài)的”、“可信任的”，是指產(chǎn)品在規定的條件下和規定的時(shí)間內，完成規定功能的能力。對于終端產(chǎn)品而言，可靠度越高，使用保障就越高。
PCB可靠性是指“裸板”能夠滿(mǎn)足后續PCBA裝配的生產(chǎn)條件，并在特定的工作環(huán)境和操作條件下，在一定的時(shí)期內，可以保持正常運行功能的能力。
影響PCB可靠性的因素很多，在滿(mǎn)足使用的前提下，主要應考慮下列要求：
a）盡量使用通用的材料和流行的加工工藝；
b）設計應力求簡(jiǎn)單、結構對稱(chēng)、布設均勻；
c）印制板的層數應盡量少，連接盤(pán)的直徑及孔徑、導線(xiàn)寬度及間距應盡可能大；
d）板厚孔徑比應盡可能小，一般應不大于五比一。
PCB可靠性的重要性
作為各種電子元器件的載體和電路信號傳輸的樞紐，PCB決定了電子封裝的質(zhì)量和可靠性。隨著(zhù)電子產(chǎn)品越發(fā)小型化、輕量化、多功能化，以及無(wú)鉛、無(wú)鹵等環(huán)保要求的持續推動(dòng)，PCB行業(yè)正呈現出“線(xiàn)細、孔小、層多、板薄、高頻、高速”的發(fā)展趨勢，對可靠性的要求會(huì )越來(lái)越高。
高可靠性PCB可以發(fā)揮穩健的載體作用，實(shí)現PCBA的長(cháng)期、穩定運作，從而保證終端產(chǎn)品的安全性、穩定性和使用壽命，企業(yè)進(jìn)而得以增強競爭力、提升信譽(yù)、擴大市場(chǎng)份額、提高經(jīng)濟效益。

PCB的可靠性設計
實(shí)踐證明，即使電路原理圖設計正確，PCB設計不當，也會(huì )對電子設備的可靠性產(chǎn)生不利影響。例如，如果印制板兩條細平行線(xiàn)靠得很近，則會(huì )形成信號波形的延遲，在傳輸線(xiàn)的終端形成反射噪聲。因此，在設計PCB的時(shí)候，應注意采用正確的方法。
1、地線(xiàn)設計
在電子設備中，接地是控制干擾的重要方法。如能將接地和屏蔽正確結合起來(lái)使用，可解決大部分干擾問(wèn)題。電子設備中地線(xiàn)結構大致有系統地、機殼地（屏蔽地）、數字地（邏輯地）和模擬地等。在地線(xiàn)設計中應注意以下幾點(diǎn)：
1）正確選擇單點(diǎn)接地與多點(diǎn)接地；
2）將數字電路與模擬電路分開(kāi)；
3）盡量加粗接地線(xiàn)；
4）將接地線(xiàn)構成閉環(huán)路。
2、電磁兼容性設計
電磁兼容性是指電子設備在各種電磁環(huán)境中仍能夠協(xié)調、有效地進(jìn)行工作的能力。電磁兼容性設計的目的是使電子設備既能抑制各種外來(lái)的干擾，使電子設備在特定的電磁環(huán)境中能夠正常工作，同時(shí)又能減少電子設備本身對其它電子設備的電磁干擾。在進(jìn)行電磁兼容性設計時(shí)應注意：
1）選擇合理的導線(xiàn)寬度；
2）采用正確的布線(xiàn)策略；
3）抑制反射干擾。
3、去耦電容配置
在直流電源回路中，負載的變化會(huì )引起電源噪聲。例如，在數字電路中，當電路從一個(gè)狀態(tài)轉換為另一種狀態(tài)時(shí)，就會(huì )在電源線(xiàn)上產(chǎn)生一個(gè)很大的尖峰電流，形成瞬變的噪聲電壓。配置去耦電容可以抑制因負載變化而產(chǎn)生的噪聲，是PCB可靠性設計的一種常規做法。
4、熱設計
電子設備在工作期間所消耗的電能，比如射頻功放，FPGA芯片，電源類(lèi)產(chǎn)品，除了有用功外，大部分轉化成熱量散發(fā)。電子設備產(chǎn)生的熱量，使內部溫度迅速上升，如果不及時(shí)將該熱量散發(fā)，設備會(huì )繼續升溫，器件就會(huì )因過(guò)熱失效，電子設備的可靠性將下降。PCB的熱設計應該注意以下幾點(diǎn)：
1）發(fā)熱元器件放在易散熱的地方，避免集中放置；
2）在布置元器件時(shí)，元器件與元器件之間，元器件與結構件之間應保持一定的距離，以利用空氣流動(dòng)，增強對流換熱；
3）在布置元器件時(shí)，應將不耐熱的元件（如電解電容器等）放在靠近進(jìn)風(fēng)口的位置，而將本身發(fā)熱而又耐熱的元件（如：電阻/變壓器）放在靠近出風(fēng)口的位置。
以上所述只是PCB可靠性設計的一些通用原則，PCB可靠性與具體電路有著(zhù)密切的關(guān)系，在設計中不還需根據具體電路進(jìn)行相應處理，才能最大程度地保證PCB的可靠性。
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