PCB設計では振動に注意しなければならない。振動による疲労を考慮しなければなりません。そうしなければ、プリント基板は長持ちしません。多くの基板はじっとしていてあまり動きません。他の基板は大きな動きのある場所で働きます。このような装置は、小さなおもちゃから複雑な宇宙船まで何でもあり得る。動かない基板もありますが、それでも製造上のストレス、熱変化、ユーザーからの強い衝撃などに直面します。これに対処するために, PCB設計者 設計における振動疲労の基本を知り、その影響を軽減する方法を知る必要があります。そのためのアイデアをいくつか紹介しよう。.
環境ストレスと振動疲労
PCB故障の最大20%は振動と衝撃が原因である。この数字は空軍が最初に引用したものですが、他の多くの産業でも同様の割合が報告されています。これは、ランダムな振動疲労ストレスに耐えるPCB設計がいかに重要かを示しています。これは、航空宇宙のような振動が発生しやすい環境で使用される基板ではより重要です。.
コアボードの素材（例 FR-4)は振動や衝撃にかなりよく耐える。しかし、基板にはんだ付けされた電子部品はそうはいかない。振動は基板を曲げます。部品のリードは曲がったり伸びたりして壊れます。はんだも振動ストレスに弱い。クラックが入り、リードと基板間の電気的リンクが壊れることもある。長時間にわたる小さな振動でさえ、部品のリードやはんだ接合部を疲労させます。良いPCB設計を行わないと、はんだ接合部は振動疲労でクラックが入る可能性があります。.
製造上のストレスは振動疲労の原因となる
振動疲労破壊につながるもう一つの要因は、次のようなストレスである。 PCB製造 プロセス。部品のリードとはんだ接合部は熱衝撃に弱い。これらの影響に対処するためには、優れたDFM（製造のための設計）の実践が重要です。その一例として、部品のリード線を正しくはんだ付けできるように、PCB上のパッドを設計することが挙げられます。.
パッドの設計が悪いと、はんだが表面実装リードに正しく充填されなくなります。スルーホールのパッドからはんだが流れ出ることがあります。これらの問題は、はんだ接続を悪くする可能性があります。例えば、大きなサーマルパッド上で、カバーされていないビアからはんだが流れ出ると、デバイスのグランドピンがうまくはんだ接続されなくなることがあります。その部品は製造とテストに合格するかもしれません。しかし、振動によってはんだ接合部が摩耗し、断続的に、あるいは現場で完全に機能しなくなることがあります。.
振動疲労を防ぐためにできることは？
最初のステップは信頼性のための設計（DFR）です。DFRとは、基板を作る前にPCBの信頼性を確保する設計段階の作業のことです。この作業の一部には 周波数変調 を実践しています。PCBメーカーは、部品の正しいパッドとパッケージサイズを選ぶ手助けをしてくれます。彼らはあなたのPCBに正しいIPCクラスに従うことができるように、あなたに設計ルールを与えることができます。もう一つのDFRステップは、シミュレーションツールを使用して、設計のどこで不具合が発生するかを予測することです。そうすれば、製造前に設計を変更することができます。.
振動疲労を処理し、ランダム振動解析を実行するための新しいツールや方法が日々登場しています。それでも、新しい設計は物理的な振動や衝撃試験でテストするのが一般的です。製品が通常使用されるよりも高い振動や衝撃を加えることで、故障を早く引き起こすのです。この高加速寿命試験（HALT）は、新製品開発の重要な部分です。振動に関連した潜在的な故障を発見することができます。基板構造が確実に動作することを確認するのに役立ちます。.
