PCB科技 - 避免嵌入式PCB工程變更

PCB工程 變化將推高設計成本, 導致產品開發嚴重延遲, 延后上市時間. 然而, 仔細思考經常出現問題的七個關鍵領域, 大多數經濟合作組織都可以規避. 七個主要方面是：組件選擇, 存儲, moisture sensitivity level (MSL), design for testability (DFT), 冷卻科技, 散熱器, and coefficient of thermal expansion (CTE).

組件選擇

為了避免ECO，必須徹底閱讀部件規格。 PCB設計師通常定期檢查組件的電力和工程數據，以及產品壽命和可用性。 但當這些組成部分處於市場推廣的早期階段時，資料表上可能沒有所有關鍵名額。 如果組件僅在市場上銷售了幾個月，或只有少量樣品可用，則當前可用的可靠性數據可能不通用或不詳細。 例如，最終可能無法提供足够的可靠性數據或現場故障率的品質保證數據。

不要認為規範中寫的膚淺的文章很重要，但要積極聯系部件供應商，盡可能多地瞭解部件的特性以及如何將這些特性應用到設計中。

組件需要處理的最大預期電流或電壓就是一個很好的例子。 如果所選組件無法處理足够的電流或電壓，則該組件可能會燒壞。 圖1顯示了燒壞的電容器。

讓我們來看另一個示例—網格陣列（LGA）包中的設備。 除了電力和機械約束外，您可能需要考慮推薦的助焊劑類型、允許或不允許的回流溫度以及允許的焊點空隙水准。

沒有專業與LGA裝置相關的空隙的IPC標準。 在某些情况下，空隙率高達30%的LGA裝置被認為是可靠的。 然而，一般來說，25%以下的空隙率更好，20%最好。 圖2所示為空隙率為20.41%的焊球，其符合IPC II級標準。

在沒有無效數據的情况下，PCB設計工程師必須依靠他們的經驗、技能和常識，使用不會立即停止、可以從多個通路獲得並且在市場上很容易找到的組件來開發他們的設計。

在部件選擇過程中執行額外的分析和計算也非常重要，例如計算峰值效能期間的電流或電壓。 組件可以指定特定峰值溫度和電流值下的效能指數。 然而，對於特定設計，PCB設計師必須採取行動，確保他或她親自進行這些關鍵計算。

工程師不僅負責計算單個部件，還負責考慮該部件與特定設計中使用的其他部件之間的關係。 例如，該計算對於產生大量熱量的類比組件尤其重要。 例如，有許多類比元件放置在電路板的同一側，彼此相鄰。 這些組件產生相當大的功率，囙此產生的熱量比電路板的另一側（自然是數位設備）高得多。 在這種情況下，焊接掩模的剝離可能發生在填充模擬器件的一側。

元件電路的類比部分產生大量熱量。 過熱可能會導致阻焊膜脫落，在最壞的情况下，可能會燒壞部件。 圖3顯示了電路板焊接掩模的剝離現象。

設計和佈局工程師需要在佈局設計階段就組件的佈局進行合作，以避免組件過於靠近電路板邊緣，或過於靠近其他組件，並避免彼此之間沒有留下足够的空間。 在電腦上設計組件佈局很容易，但如果沒有在佈局中準確創建組件包，貼片機可能無法完美地將這些組件相鄰放置。 例如，圖4顯示了組件稍微從電路板上突出的情况。

記憶力

同樣的原則也適用於記憶的選擇。 隨著新一代更先進的DRAM和閃存繼續在市場上提供，對於PCB設計師來說，保持技術領先並準確及時地確定不斷變化的記憶體規格如何影響更新的設計是一項具有挑戰性的任務。

例如，DDR2 DRAM不同於今天的DDR3設備，而DDR3設備將不同於未來的DDR4 DRAM。 在撰寫本文時，JEDEC已宣佈發佈DDR4標準JESD79-4。 據市場研究公司iSuppli稱，DDR3 DRAM占當前DRAM市場的85%-90%。 然而，該公司預計，2014年新推出的DDR4將占到12%的份額，到2015年將迅速增長到56%。

PCB設計師需要密切關注DDR4的興起，並與OEM客戶保持密切合作，因為他們在推出下一代嵌入式系統時可能會包括DDR4 DRAM。 他們必須很好地掌握新特性和功能動態，以避免設計滿意度和由此產生的工程變更單。 另一個需要注意的是記憶體價格會波動。

濕度敏感度（MSL）

這個 濕度敏感度（MSL） 很容易被忽視. 如果OEM製造商在設計中忽略MSL，並且未正確處理關鍵MSL規範, 那麼用戶可能不會考慮MSL資訊, 在現場使用時，電路可能無法正常工作. 當實際MSL水准為3時，這種可能性更高, 4, 或5. 在這種情況下, 烘焙可能無法正確完成, 水分可能會利用它，最終導致工程變更單. 當涉及LGA時, PCB組裝公司 必須更換PCB上的這些封裝. 圖5是組件的MSL標籤, 這表明靈敏度水准為5, 並注明密封日期和烘烤說明.

可測試性設計

可測試性設計（DFT）對於生產過程中的PCB測試和調試非常重要。 在電路板上佈置元件時，務必密切注意DFT探針點的位置以及探針延伸到接觸過孔、焊盤和其他測試點的角度。

在最初設計的早期階段，當不允許DFT時，測試成為一個大問題，ECO應運而生。 在某些極端情况下，如果ECO無法解决問題，則需要重新設計以解决問題。

冷卻、散熱器和熱膨脹係數

冷卻方法在設計中很容易被忽視，但在設計早期仔細評估冷卻要求通常可以避免ECO。

一些冷卻類型為水冷。 例如，大多數包含大量用於數據密集型應用（如動畫、影像或視頻處理）的BGA和微處理器的大型專用電腦板都需要水冷。

當使用散熱器時，PCB或發熱設備通常連接到主機殼以向周圍環境散熱。 在許多情况下，通常使用圖6所示的散熱器來幫助散熱。 如果未指定正確的散熱器，則可能會生成工程變更單。 為了使散熱器成功散熱，必須製定並引入此類工程變更單。

這個 PCB設計師 needs to ensure that the components match the coefficient of thermal expansion (CTE) in terms of thermal performance and perform all relevant calculations. 他必須確保不僅設備和它們的包裝尺寸相互匹配, but also the PCB 材料 (such as FR4, Rogers or Teflon) is matched to avoid generating a large amount of heat or the thermal expansion coefficient between the device and the circuit board. 區別. 這一保證還可以防止層剝落的發生, 這通常導致.