工程更改(ECO)将推高规划本钱,形成产品开发许多推迟,从而推迟产品上市时刻。但是,经过仔细思考常常发生问题的七大要害范畴,能够躲避大多数ECO。这七大范畴是:元器材挑选,存储器,湿度灵敏等级(MSL),可测性规划(DFT),冷却技能,散热器以及热膨胀系数(CTE)。
元器材挑选
为了躲避ECO,全面通读元器材标准书很重要。PCB规划师一般都会例行查看元器材的电气和工程数据以及产品寿数和可用性。但当元器材处于商场推广的前期阶段,数据手册上或许还没有悉数的要害目标。假如元器材上市才几个月,或许只能供给小批量样品,那么当时可取得的牢靠性数据或许没有普遍性,或不行具体。举例来说,终究或许无法供给满足多的牢靠性数据,或有关现场失功率的质量确保数据。
不要轻信标准书中写的表面文章很重要,而是要活跃联络元器材供货商,尽或许多地了解元器材的特性以及怎么将这些特性运用于规划。
元件需求处理的最大希望电流或电压便是一个很好的比方。假如所选的元件不能处理满足的电流或电压,那么元件很或许烧坏。图1显现的是一个烧坏了的电容。
图1:由于元件挑选不妥致使电路中流过相当大的电流或电压将有或许发生像这个烧过的电容这样的损坏。
让我们看别的一个比方–栅格阵列(LGA)封装的器材。除了电气和机械束缚外,你或许需求考虑引荐的助焊剂类型、答应或不答应的回流焊温度以及答应的焊点空泛等级。
现在还没有专门与LGA器材相关的空泛方面的IPC标准。现在在一些状况下,空泛等级最高为30%的LGA器材被认为是牢靠的。但是一般来说,最大为25%的较低空泛等级更好,20%最好了。图2显现了空泛等级为20.41%的焊球,这是IPCClassII标准能够承受的。
图2:IPCClassII能够承受20.41%空泛等级的焊球。
在短少空泛数据的条件下,规划工程师有必要依托他们的经历、技巧和知识,运用不会立刻停产、能够从多个途径取得、商场上简单找到的元件展开他们的规划。
在元器材挑选过程中进行额定的剖析和核算相同十分重要,比方核算峰值功用时的电流或电压。一个元器材或许规则了某个峰值温度和电流值时的功用目标。但是,针对特定的规划,PCB规划师有必要采纳举动确保他或她亲身做了这些要害的核算。
工程师不只要担任核算单个元器材,并且要考虑该元器材与特定规划中运用的其它元器材之间的联系。举例来说,这种核算关于发热量很高的模仿元件来说特别重要。比方有许多模仿元件放置在电路板的同一面,并且互相挨着。这些元器材会发生相当大的功率,因而与电路板的别的一面(自然是数字器材)比较发生的热量会高许多。在这种状况下,插满了模仿器材的那一面有或许发生阻焊层剥离现象。
元器材电路的模仿部分会发生许多热量。过热或许导致阻焊层剥离,在最坏状况下,或许烧坏元器材。图3显现了电路板的阻焊层剥离现象。
图3:散热欠好或许导致PCB阻焊层的剥离。
规划和地图工程师需求在地图规划阶段协作展开元器材的布局,避免元器材太接近电路板边际,或太接近别的的元器材,避免彼此间没留出满足的空间。在核算机上很简单规划元器材布局,但假如在地图中没有精确地创立元器材封装,那么贴片机或许无法完美地将这些器材紧邻放置。例如,图4显现了元器材稍突出于电路板的状况。
图4:连接器边际稍突出于电路板的边际。
相同的准则也适用于存储器的挑选。由于不断有新一代更先进的DRAM和闪存上市,PCB规划师要想一直走在技能前沿、及时精确地判别不断改变的存储器标准怎么影响更新的规划是极具挑战性的一项使命。
比方DDR2代DRAM有别于今日的DDR3器材,而DDR3器材将有别于未来的DDR4DRAM。在写这篇文章时,JEDEC现已宣告发行DDR4标准–JESD79-4。据商场调查公司iSuppli泄漏,DDR3DRAM在现在DRAM商场中所占比例是85%至90%。不过该公司猜测,新推出的DDR4在2014年将占到12%的比例,并且到2015年将敏捷增长到56%。
PCB规划师需求随时重视DDR4的兴起,并与OEM客户坚持严密协作,由于他们在推出下一代嵌入式体系时很或许包括DDR4DRAM。他们有必要很好地把握新的特性和功用动态,避免规划上的满足感以及因而导致的工程更改单。别的一件需求留心的事是,存储器价格会发生动摇。
湿度灵敏等级(MSL)
湿度灵敏等级(MSL)很简单被忽视。假如OEM厂商在规划中不顾及MSL,要害的MSL标准没有得到正确对待,那么用户很或许不会考虑MSL信息,电路在现场运用时也就或许无法正常作业。当实践MSL等级是3、4或5时,这种或许性更高。在这种状况下,烘烤或许无法正确完结,湿气或许浑水摸鱼,终究导致工程更改单。当触及LGA时,PCB安装公司将不得不替换PCB上的这些封装。图5是元器材的一个MSL标签,上面标明灵敏度等级为5,并注明晰密封日期和烘烤攻略。
图5:元器材的MSL标签,上面写有灵敏度等级5以及密封日期和烘烤攻略。
可测性规划
可测性规划(DFT)关于出产过程中展开PCB测验和调试来说十分重要。在将元器材布局到电路板上时,重要的是亲近留心DFT勘探点的布局方位,以及探针伸过去触摸过孔、焊盘和其它测验点时的视点。
在初始规划的前期阶段,DFT还没被答应之时,测验成为了一个大问题,ECO也就发生了。在一些极点状况下,假如ECO也不能解决的话,就需求从头规划才干解决问题。
冷却、散热器和热膨胀系数
冷却办法在规划中很简单被忽视,但在规划前期仔细评价冷却要求常常能避免ECO。
一些冷却类型是水冷。举例来说,含有许多BGA和微处理器、用于数据密布运用(如动画、图画或视频处理)的大型专用电脑板大部分要求采纳水冷办法。
在运用散热器时,PCB或发热器材通常被连接到机箱上,以便向周围环境发出热量。许多时分像图6所示的散热器也常用于协助散热。假如没有指定正确的散热器,那就或许发生工程更改单。这种工程更改单是有必要开发和引进的,以便散热器成功地散热。
图6:像这样的散热器十分有助于发出一些器材发生的过多热量。
PCB规划师需求确保元器材在热功用方面匹配热膨胀系数(CTE),并进行了一切相关的核算。他有必要百分之百地确保不只在器材和它们的封装尺度之间彼此匹配,并且匹配PCB资料(如FR4、罗杰斯或特氟纶),以避免发生许多的热量,或发生器材与电路板之间热膨胀系数的差异。这种确保还能够避免呈现层的剥离,而这种剥离常常导致缺点的器材,或保持很高的电气温度,终究导致元器材或PCB烧坏。