常见的PCB故障模式以及如何避免它们

对于运行中的PCBA，水是个坏消息。即使少量的湿气也会导致您的电路板出现故障，而要避免湿气，则需要最佳保护方法被使用。即使具有这种安全性，您的电路板仍然可能容易受到攻击，因为存在几种PCB故障模式。为了建立全面的防御，我们首先需要知道董事会为何失败。然后，我们可以定义避免至少最常见的PCB故障模式的方法。

 

为什么PCB失败？

成功设计并制造出能够在其生命周期内可靠地满足其性能目标的PCBA（已制成或已组装好的PCB的电路板设计）始终是人们的期望，而且绝对可以实现。有时很容易忽略使之成为可能的许多活动。显然，取决于电路板的复杂性，设计过程本身可能是漫长而乏味的，并且要做出一些合理的决定才能创建一个设计文件包您的合同制造商（CM）可以建立的。随后是一组正式的制造和制造步骤，每个都有一定程度的风险。让我们看看在组装和操作过程中最有可能发生或检测到哪些PCB故障模式。

常见的PCB故障模式

制造期间

l 错位的图层

PCB叠层的对齐在制造过程中完成。但是，组装电路板之前可能无法发现它。例如，在手动或光学检查（AOI）期间。如果未检测到，则可能会出现开路，短路或交叉信号线，从而对电路板的运行产生负面影响。

l 焊桥

焊桥是电路板上导电元件之间的意外连接。这些可以在相邻的焊盘，迹线和紧密相邻的焊盘或迹线之间。无论如何，这些都可能导致短路以及组件或电路板损坏。

l 组件移位

在组装过程中，将组件放置在焊接之前。如果元件在焊接过程中移动或移动，优质焊点 将不会形成， 墓碑 或可能导致打开。

 

操作过程中

l 开门

如果开路；例如，由于运动或振动而在板上形成了分离的组件，则操作很可能会不稳定且不可预测。根据电路板及其更大系统的功能，这可能是灾难性的。例如，如果板卡提供了关键的测量结果，但这些测量结果不正确，则整个系统可能变得难以管理。

l 短路

与开路相反，短路可能会立即损坏组件或电路板本身。如果电流水平足够高，板上可能会发生火灾。水分，未检测到的焊桥，爬电距离 高压板击穿或意外事件（例如电流尖峰）击穿。

l 性能下降

PCBA性能的逐渐降低是最难检测到的故障模式之一。此外，还有许多可能的根本原因。常见问题是：

1. 迹线退化-由于在制造过程中蚀刻不良。

2. 氧化-由于不足或缺乏整理或环境保护。

3. 冷凝-在制造，组装或存储过程中水分扩散所致。

4. 铜的重量不正确-不合适迹线宽度 和尺寸确定。

5. 助焊剂腐蚀-由组装期间使用的助焊剂残留物引起。

l 分层

分层是指板层上的层压板与基板或介电材料分离的情况。最可能的原因是使用的CTE太低而无法满足安装板的环境的热要求。

l 组件功能恶化

各个组件的故障也是一个主要问题。组件可能会因选择不当（功能不符合操作要求），质量差，由于过热，紫外线暴露或化学相互作用而导致包装破损而发生故障。组件故障可能是逐渐的或突然的；例如由于短缺。

l 板开裂或破裂

PCBA也可能由于过度的物理或机械应力而失效。例如，遭受反复冲击或振动的刚性板可能最终会破裂甚至断裂。如果超过弯曲强度额定值，则甚至挠性板也会断裂。

 

如上所述，为了满足其生命周期操作目标，您的电路板必须保留许多潜在的故障模式。幸运的是，在设计过程中可以做出一些决定，以提高实现该目标的可能性。

设计避免PCB故障模式

通常会在组装或操作过程中发现电路板故障。在组装过程中发现的故障模式通常需要重新设计后，才需要重新旋转和额外的成本。如果在现场发现，将需要更换和/或维修。如果PCB故障模式反复出现，则可能有必要停止生产并撤回已部署的板。在这两种情况下，都可能产生大量的额外成本，更不用说增加了开发时间。显然，最好避免这些意外情况，这些意外情况很可能会通过遵循下面列出的建议的设计要点和不要做的事情来避免。

设计避免和避免失败模式

要

✅选择最好的材料

最重要的设计决策之一是使用哪种材料。尽管简单地选择通用标准是很常见的，但这样做可能会导致几种PCB故障模式。相反，您应该选择最适合您设计的材料 根据材料特性和电路的运行需求。

✅选择优质组件

避免PCB故障模式的另一个重要决定是选择组件。 组件选择应优化为您的设计精心设计，以确保质量和可用性。

✅选择最好的CM

这是Dos清单的最后一个，但您做出的最重要的设计决策可能是谁来构建您的电路板？ 选择制造和组装服务可以成就或破坏您的PCBA开发；包括周转时间，电路板质量以及最重要的是是否发生PCB故障模式。

不要

l 不要承担良好的热阻。分析！

在制造过程中和在现场，PCBA必须具备承受温度变化（主要是加热）的能力。您永远不要以为您的电路板可以在这些测试中完好无损。确保您的电路板能够满足组件的加热要求及其操作环境的最佳方法是了解热阻的重要性并进行热分析。

l 不要承担可靠性。测试！

开发工作板总是令人兴奋的，可能诱使迅速进入生产。但是，应该意识到，在现场使用PCB失效模式可能会付出高昂的代价，并且会破坏您与最终用户的关系，因此应该缓和这种愿望。因此，最好和谨慎的方法是采用电路板测试 并确保您的电路板的可靠性。

 

通过遵循上述建议的设计准则，您将大大降低电路板在制造过程中或在现场出现PCB故障模式的可能性。但是，除非您与拥有能力和专业知识的CM合作，以生产出高质量的电路板，并且已经建立了质量流程来做到这一点，否则好的设计决策是不够的。