U dizajnu tiskanih pločica moramo obratiti pažnju na vibracije. Moramo planirati za zamor od vibracija. Ako to ne učinimo, tiskane pločice neće dugo trajati. Mnoge pločice stoje mirno i ne pomiču se mnogo. Druge pločice rade na mjestima s velikim kretanjem. Ovi uređaji mogu biti sve, od malih igračaka do složenih svemirskih letjelica. Neke pločice se ne pomiču, ali i dalje su izložene naprezanjima zbog proizvodnje, temperaturnih promjena ili jakih udaraca korisnika. Da bismo se s tim nosili, Dizajneri PCB-a Potrebno je poznavati osnove zamora vibracija u svojim projektima i kako smanjiti njegove efekte. Evo nekoliko ideja koje pomažu.
Ekološki stres i zamor od vibracija
Do 20% kvarova PCB-a uzrokovano je vibracijama i udarima. Ove brojke je prvi put navela Ratna zrakoplovstvo, ali mnoge druge industrije prijavljuju slične stope. To pokazuje koliko je važno projektovati PCB-ove tako da budu otporni na naprezanje od slučajnih vibracija. To je posebno važno za ploče koje se koriste u okruženjima podložnim vibracijama, poput zrakoplovstva.
Osnovni materijali za ploče (na primjer FR-4) dobro podnose vibracije i udarce. Međutim, elektroničke komponente zalemljene na ploču to ne podnose. Vibracija uzrokuje savijanje ploče. Izvodi komponenti mogu se slomiti uslijed savijanja i rastezanja. Ljepljivi spoj je također osjetljiv na stres uzrokovan vibracijama. Može se napuknuti i prekinuti električni kontakt između izvoda i ploče. Čak i male vibracije tokom dužeg vremenskog perioda mogu dovesti do zamora izvoda komponenti i ljepljivih spojeva. Bez dobre prakse dizajna štampane ploče, ljepljivi spojevi mogu se napuknuti uslijed zamora od vibracija.
Stres u proizvodnji može uzrokovati umor od vibracija.
Još jedan faktor koji dovodi do kvara uslijed vibracijske zamora je naprezanje od Proizvodnja PCB-a Proces. Izvodi komponenti i lemni spojevi su osjetljivi na toplotni šok. Dobre DFM (dizajn za proizvodnju) prakse su ključne za upravljanje ovim efektima. Jedan primjer je dizajniranje padova na PCB-u tako da se izvodi komponenti mogu ispravno zalemiti.
Loše dizajnirani padovi mogu spriječiti da kalaj pravilno ispuni površinske vodove. Kalaj se može odvojiti od padova za provodne rupe. Ovi problemi mogu dovesti do lošeg kalajnog spoja. Na primjer, na velikom toplinskom terminalu, odvođenje kalaja od neprekrivenog via-a može spriječiti da pin za masu uređaja ostvari dobru kalajnu vezu. Taj dio može proći proizvodnju i testiranje. Međutim, vibracije mogu istrošiti tanko kalajno spojište dok ne počne povremeno ili potpuno otkazivati u eksploataciji.
Šta možete učiniti da spriječite zamor od vibracija?
Prvi korak je projektovanje pouzdanosti (DFR). DFR je rad u fazi projektovanja koji osigurava pouzdanost štampane pločice prije nego što je izradite. Dio ovog rada je uključiti dobre DFM Prakse u dizajnu. Vaš proizvođač PCB-a može vam pomoći odabrati ispravne veličine padova i pakovanja za komponente. Oni vam mogu dati pravila dizajna kako biste mogli slijediti odgovarajuću IPC klasu za vaš PCB. Još jedan DFR korak je korištenje alata za simulaciju kako biste predvidjeli gdje bi do moglo doći do kvarova u dizajnu. Zatim možete promijeniti dizajn prije proizvodnje.
Svaki dan dolaze novi alati i metode za rješavanje zamora od vibracija i za provođenje analize nasumičnih vibracija. Ipak, uobičajeno je testirati nove dizajne fizičkim testovima vibracija i udaraca. Brzo izazivate otkaze primjenom većih vibracija i udaraca nego što ih proizvod doživljava u normalnoj upotrebi. Ovaj visoko ubrzani test trajanja (HALT) važan je dio razvoja novih proizvoda. Otkriva potencijalne kvarove povezane s vibracijama. Pomaže osigurati pouzdan rad strukture ploče.
