PCB 설계에서는 진동에 주의를 기울여야 합니다. 진동 피로에 대한 계획을 세워야 합니다. 그렇지 않으면 PCB는 오래 가지 못합니다. 많은 보드가 가만히 앉아 있고 많이 움직이지 않습니다. 다른 보드는 큰 움직임이 있는 곳에서 작동합니다. 이러한 장치는 작은 장난감부터 복잡한 우주선까지 다양합니다. 일부 기판은 움직이지 않지만 제조, 열 변화 또는 사용자의 강한 충격으로 인한 스트레스에 직면합니다. 이를 처리하기 위해, PCB 설계자 설계 시 진동 피로의 기본 사항과 그 영향을 줄이는 방법을 알아야 합니다. 다음은 도움이 되는 몇 가지 아이디어입니다.
환경 스트레스 및 진동 피로
최대 20%의 PCB 고장이 진동과 충격으로 인해 발생합니다. 이 수치는 공군에서 처음 인용한 것이지만, 다른 많은 산업에서도 비슷한 비율을 보고하고 있습니다. 이는 무작위 진동 피로 스트레스에 견딜 수 있도록 PCB를 설계하는 것이 얼마나 중요한지 보여줍니다. 이는 항공 우주와 같이 진동이 발생하기 쉬운 환경에서 사용되는 보드에 더욱 중요합니다.
핵심 보드 재료(예 FR-4)는 진동과 충격에 상당히 잘 견딥니다. 하지만 보드에 납땜된 전자 부품은 그렇지 않습니다. 진동으로 인해 기판이 구부러집니다. 부품 리드가 구부러지거나 늘어날 수 있습니다. 납땜도 진동 스트레스에 취약합니다. 진동은 리드와 기판 사이의 전기적 연결에 균열을 일으키고 끊을 수 있습니다. 장시간에 걸친 작은 진동도 부품 리드와 납땜 조인트에 피로를 줄 수 있습니다. 올바른 PCB 설계 관행이 없으면 솔더 조인트는 진동 피로로 인해 균열이 발생할 수 있습니다.
제조 스트레스는 진동 피로를 유발할 수 있습니다.
진동 피로 고장으로 이어지는 또 다른 요인은 진동으로 인한 스트레스입니다. PCB 제조 프로세스. 부품 리드와 납땜 접합부는 열 충격에 취약합니다. 이러한 영향을 처리하려면 올바른 DFM(제조를 위한 설계) 관행이 중요합니다. 한 가지 예로 부품 리드가 올바르게 납땜될 수 있도록 PCB에 패드를 설계하는 것이 있습니다.
잘못 설계된 패드는 납땜이 표면 실장 리드를 올바르게 채우지 못하게 할 수 있습니다. 스루홀 패드에서 땜납이 흘러나올 수 있습니다. 이러한 문제로 인해 납땜 연결이 불량해질 수 있습니다. 예를 들어, 대형 열 패드의 경우 덮지 않은 비아에서 납땜이 흘러내리면 디바이스 접지 핀이 제대로 납땜 연결되지 않을 수 있습니다. 해당 부품은 제조 및 테스트를 통과할 수 있습니다. 그러나 진동은 얇은 솔더 조인트를 마모시켜 현장에서 간헐적으로 또는 완전히 실패할 수 있습니다.
진동 피로를 예방하려면 어떻게 해야 할까요?
첫 번째 단계는 신뢰성을 위한 설계(DFR)입니다. DFR은 기판을 제작하기 전에 PCB 신뢰성을 보장하는 설계 단계 작업입니다. 이 작업의 일부는 좋은 DFM 설계의 관행. PCB 제조업체는 부품에 적합한 패드와 패키지 크기를 선택하는 데 도움을 줄 수 있습니다. 또한 설계 규칙을 제공하여 PCB에 적합한 IPC 등급을 따를 수 있도록 도와줄 수 있습니다. 또 다른 DFR 단계는 시뮬레이션 도구를 사용하여 설계에서 오류가 발생할 수 있는 위치를 예측하는 것입니다. 그런 다음 제조 전에 설계를 변경할 수 있습니다.
진동 피로를 처리하고 무작위 진동 분석을 실행하기 위한 새로운 도구와 방법이 매일 등장하고 있습니다. 하지만 여전히 새로운 설계를 테스트할 때는 물리적 진동 및 충격 테스트를 하는 것이 일반적입니다. 제품이 평상시 사용하는 것보다 더 높은 진동과 충격을 가하여 빠르게 고장을 테스트합니다. 이 고가속 수명 테스트(HALT)는 신제품 개발의 중요한 부분입니다. 이 테스트는 진동과 관련된 잠재적 고장을 찾아냅니다. 보드 구조가 안정적으로 작동하는지 확인하는 데 도움이 됩니다.
