印制板的可靠性分析

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随着数字电路和离频电路的广泛应用.印制板的设计可靠性对印制板产品的可靠性影响越来越大，从上一部分印制板故障的分析中可以看到有许多原因是由设计引起的.对于PCB 设计可靠性应在设计前对整机产品的可靠性要求进行分析，在此基础上根据整机要求再对印制板可靠性进行预测，按预测要求进行布局、布线，并制作样品板进行可靠性试验，根据试验结果修改设计.对高可靠产品必要时再做样板进行试验，告格后才算完成PCB 的设计任务.
对PCB可靠性的预测和评价一般也分为两部分,即电路设计的可靠性和印制图形设计的可靠性.这两种设计的可靠形预测和评价的方法和要求都不同，所以应分别进行预测和评价.
(1) PCB 的电路设计部分的正确性与可靠性，是由电路的特性和电路的各项参数决定的，它的可靠性直接影响印制板的可靠性，并且在制作印制板时也无法改变电路的基本性能所以设计人员比较重视对电路的可靠性分析和评价.
(2) 印制板设计的可靠性.因为评价印制板的可靠性要涉及到实物印制板和制作工艺及试验，不完全属于电路设计的范畴。所以往往容易被设计人员忽视.印制板的可靠性受使用中的温度变化引起的热应力和环境的机械应力影响最大，所以要通过环境试验来考核和评价. 印制板可靠性的预测和评价应包括电气性能、机械性能、电磁兼容性、热设计和环境适应性的评价，按技术要求检验合格的印制板组装件，产品的可靠性主要由热设计和环境适应性的可靠性决定，所以在实际应用中-般是通过温度相环境条件变化的试验来预测和评价印制板的可靠性.在IPC标准中对于有表面安装器件的印制板组装件在3种运行环境的条件下加速模拟热循环的方法，验证热设计可靠性的结果供设计时参考。元器件与端子焊接连接的可靠性指标用相对可靠性指数R表示，单位为ppm/oC .下面以一个实验来认识相对可靠性指数R. 该试验结果是以无引线器件为基础测量的周期寿命平均值对于有引线器件焊接后的应力因为引线有一定的释放应力作用，受热后的应力关系比较复杂，表11-1所给出的数据可能有变化但是可靠性指数R变化趋势是一致的.

上表是从产品质量符合标准要求的最好条件下考虑.从表中可以看出温度变化的范围越大、频率越高，可靠性要求高.设计寿命越长可靠性要求越高.所以控制环境温度变化的范围和变化的频率是提高产品可靠性的有效方法.

预测和评价印制板的可靠性主要有以下几个方面的考虑.
1)印制板设计的电磁兼容性.在布局、布线中是否考虑了电磁兼容的要求和合理性.
2) 设计的工艺性.也就是可制造性.可制造性不好.可能使制造留下故障的隐患，譬如尺寸设计得不合理(尤其是镀覆孔的直径设计不合理)插装元器件没留有规定的焊接间隙会产生虚焊而留下隐患，焊盘直径过小容易引起焊接时焊盘起翘，或使用时受振动使焊盘脱落。
3) 导线宽度和间距设计的合理性.如果设计不合理不仅影响可制造性，还会影响其电性能，如耐电压和绝缘电阻不够等缺陷.
4)热设计考虑不周，各种材抖的热匹配不当会引起元器件工作不稳定或损坏元器件和印制板.所以应对热设计的各项要求进行评价.
5) 印制板的基材选择不当，会影响板的绝缘电阻、耐电压、介电常数等性能，最终可能影响PCB工作的稳定性.必须对选用基材的各项电性能进行评价.
6) 印制板的涂、镀层选择不当会影响PCB的使用寿命.设计时必须根据产品的使用环境要求选择适当的镀层.譬如有的设计人员因为产品十分重要，而选择了在全板的印制导线上镀厚盘经过元器件安装的锡焊，产品在放置了几个月后又做振动试验，结果许多焊点开焊，造成断路，如果不及早发现，投入使用其后果不堪设想。在恶劣气候条件下使用的板.敷形涂层选择不当，会使印制板的铜导线和元嚣件受腐蚀而提早失效.

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