در طراحی PCB باید به لرزش توجه کنیم. باید برای خستگی ناشی از لرزش برنامهریزی کنیم. اگر این کار را نکنیم، PCB دوام زیادی نخواهد داشت. بسیاری از بردها ثابت میمانند و حرکت زیادی ندارند. بردهای دیگر در محیطهایی با حرکت زیاد کار میکنند. این دستگاهها میتوانند هر چیزی از اسباببازیهای کوچک تا فضاپیماهای پیچیده باشند. برخی بردها حرکت نمیکنند، اما همچنان در معرض تنشهای ناشی از تولید، تغییرات حرارتی یا ضربات شدید کاربران قرار دارند. برای مقابله با این موضوع،, طراحان PCB نیاز است که اصول خستگی ارتعاش را در طراحیهای خود بشناسند و بدانند چگونه میتوان اثرات آن را کاهش داد. در اینجا چند ایده آورده شده است که کمک میکند.
استرس محیطی و خستگی لرزشی
تا ۲۰ درصد از خرابیهای بردهای مدار چاپی (PCB) ناشی از لرزش و ضربه است. این ارقام ابتدا توسط نیروی هوایی مطرح شد، اما بسیاری از صنایع دیگر نیز نرخهای مشابهی را گزارش میکنند. این نشان میدهد که طراحی بردهای مدار چاپی برای مقاومت در برابر تنش خستگی ناشی از لرزش تصادفی تا چه اندازه اهمیت دارد. این موضوع برای بردهایی که در محیطهای مستعد لرزش، مانند صنعت هوافضا، استفاده میشوند، اهمیت بیشتری دارد.
مواد برد اصلی (برای مثال) افآر-۴آنها لرزش و ضربه را نسبتاً خوب تحمل میکنند، اما قطعات الکترونیکی لحیمشده به برد چنین نیستند. لرزش باعث خم شدن برد میشود. پایههای قطعات میتوانند در اثر خم شدن و کشش بشکنند. لحیم نیز در برابر تنش ناشی از لرزش آسیبپذیر است. آن میتواند ترک بخورد و پیوند الکتریکی بین پایه و برد را قطع کند. حتی لرزشهای خفیف در طولانیمدت میتواند باعث خستگی پایههای قطعات و اتصالات لحیم شود. بدون رعایت روشهای مناسب طراحی PCB، اتصالات لحیم ممکن است در اثر خستگی ناشی از لرزش ترک بخورند.
استرس ناشی از تولید میتواند باعث خستگی لرزشی شود.
عامل دیگری که به شکست ناشی از خستگی لرزشی منجر میشود، تنش از ... است. تولید PCB فرآیند. پایههای قطعات و اتصالات لحیمشده در برابر شوک حرارتی آسیبپذیر هستند. روشهای مناسب طراحی برای ساخت (DFM) برای مقابله با این اثرات حیاتیاند. یک مثال طراحی پدها روی برد مدار چاپی است تا پایههای قطعات بتوانند بهدرستی لحیم شوند.
پدهای با طراحی ضعیف میتوانند مانع از پر شدن صحیح قلع روی پایههای نصب سطحی شوند. قلع میتواند از پدهای سوراخگذر دور شود. این مشکلات میتوانند منجر به اتصال قلع ضعیف شوند. برای مثال، در یک پد حرارتی بزرگ، مکش قلع از یک ویای بدون پوشش میتواند مانع از ایجاد اتصال لحیم مناسب برای پایه زمین دستگاه شود. آن قطعه ممکن است مراحل ساخت و تست را با موفقیت پشت سر بگذارد. اما لرزش میتواند باعث سایش اتصال لحیم نازک شود تا در میدان بهصورت گهگاهی یا کامل از کار بیفتد.
برای جلوگیری از خستگی لرزشی چه میتوان کرد؟
اولین گام طراحی برای قابلیت اطمینان (DFR) است. DFR کاری در مرحله طراحی است که پیش از ساخت برد، قابلیت اطمینان PCB را تضمین میکند. بخشی از این کار شامل گنجاندن موارد مناسب است. دیافام روشهای طراحی. سازنده PCB شما میتواند در انتخاب اندازههای مناسب پد و بستهبندی قطعات به شما کمک کند. آنها میتوانند قواعد طراحی را در اختیار شما قرار دهند تا بتوانید از کلاس IPC مناسب برای PCB خود پیروی کنید. گام دیگر در DFR استفاده از ابزارهای شبیهسازی برای پیشبینی نقاط احتمالی خرابی در طراحی است. سپس میتوانید قبل از تولید، طراحی را تغییر دهید.
ابزارها و روشهای جدیدی هر روز برای مقابله با خستگی ناشی از ارتعاش و انجام تحلیل ارتعاش تصادفی ارائه میشوند. با این حال، معمولاً طرحهای جدید را با آزمونهای فیزیکی ارتعاش و ضربه آزمایش میکنند. با اعمال ارتعاش و ضربهای فراتر از آنچه محصول در استفادهٔ عادی تجربه میکند، خرابیها را بهسرعت به وجود میآورند. این آزمون عمر بسیار تسریعشده (HALT) بخش مهمی از توسعهٔ محصول جدید است. این آزمون خرابیهای بالقوهٔ مرتبط با ارتعاش را شناسایی میکند و کمک میکند تا مطمئن شویم ساختار برد بهطور قابلاعتماد کار خواهد کرد.
