私たちはエンジニアとして、システムが故障する可能性のあるあらゆる方法を考えてきました。また、故障した場合には、それを修復する準備ができています。 PCB 設計では、障害を回避することがより重要です。現場で損傷した回路基板の交換には多額の費用がかかる可能性があり、顧客の不満によりさらに費用がかかるのが通常です。これは、設計プロセスにおいて PCB 損傷の 3 つの主な理由、つまり製造欠陥、環境要因、不十分な設計を念頭に置く重要な理由です。これらの要因の一部は制御不能になる可能性がありますが、多くの要因は設計段階で軽減できます。このため、設計プロセス中に悪い状況を想定して計画を立てると、ボードがある程度のパフォーマンスを発揮できるようになります。

01 製造上の欠陥

PCB 設計基板の損傷の一般的な理由の 1 つは、製造上の欠陥によるものです。これらの欠陥は見つけるのが難しく、一度発見されると修復するのがさらに困難になります。一部は設計可能ですが、その他は委託製造業者 (CM) による修理が必要です。

02 環境要因

PCB 設計の失敗のもう 1 つの一般的な原因は、動作環境です。したがって、動作環境に応じて回路基板とケースを設計することが非常に重要です。

熱: 回路基板は熱を発生するため、動作中に熱にさらされることがよくあります。 PCB 設計が筐体の周囲を循環するかどうか、太陽光や屋外の温度にさらされるか、近くの他の熱源から熱を吸収するかどうかを検討してください。温度の変化により、はんだ接合部、基材、さらにはハウジングに亀裂が生じる可能性もあります。回路が高温にさらされる場合は、通常 SMT よりも熱を伝導するスルーホール コンポーネントを検討する必要があるかもしれません。

ほこり: ほこりは電子製品にとって悩みの種です。ケースが正しい IP 定格を持っていることを確認するか、動作領域で予想される粉塵レベルに対応できるコンポーネントを選択するか、コンフォーマル コーティングを使用するか、あるいはその両方を行ってください。

湿気: 湿気は電子機器にとって大きな脅威となります。 PCB 設計が、温度が急速に変化する非常に湿気の多い環境で動作すると、空気から回路上に湿気が凝縮します。したがって、設置前に回路基板構造全体に防湿方法が組み込まれていることを確認することが重要です。

物理的な振動: 頑丈な電子広告を岩やコンクリートの床に投げるのには理由があります。動作中、多くのデバイスは物理的な衝撃や振動にさらされます。この問題を解決するには、機械的性能に基づいてキャビネット、回路基板、コンポーネントを選択する必要があります。

03 非特定のデザイン

動作中の PCB 設計ボードの損傷の最後の要因は、最も重要な設計です。エンジニアの目的が特にパフォーマンス目標を達成することではない場合。信頼性や寿命を含めて、これはまったく手の届かないものです。回路基板を長持ちさせたい場合は、設計の特定の要件に従ってコンポーネントと材料を選択し、回路基板をレイアウトし、設計を検証してください。

コンポーネントの選択: 時間が経つと、コンポーネントに障害が発生したり、生産が停止したりすることがあります。ただし、ボードの予想寿命が切れる前にこの障害が発生することは許容できません。したがって、選択するものは環境のパフォーマンス要件を満たし、回路基板の予想される生産ライフ サイクル中に十分なコンポーネント ライフ サイクルを備えている必要があります。

材料の選択: コンポーネントの性能が時間の経過とともに低下するのと同じように、材料の性能も低下します。熱、熱サイクル、紫外線、機械的ストレスにさらされると、回路基板の劣化や早期故障が発生する可能性があります。したがって、回路基板の種類に応じて、印刷効果の良い回路基板材料を選択する必要があります。これは、材料特性を考慮し、設計に適した最も不活性な材料を使用することを意味します。

PCB 設計レイアウト: PCB 設計レイアウトが不明確であることも、動作中の回路基板障害の根本原因である可能性があります。たとえば、高電圧基板が含まれていないという特有の課題があります。高電圧アーク追跡率などの影響により、回路基板やシステムに損傷を与え、さらには人身傷害を引き起こす可能性があります。

設計検証: これは、信頼性の高い回路を作成する上で最も重要なステップとなります。特定の CM で DFM チェックを実行します。一部の CM はより厳しい公差を維持し、特殊な材料を使用できますが、他の CM はそれができません。製造を開始する前に、CM が希望どおりに回路基板を製造できることを確認してください。これにより、高品質の PCB 設計 A が失敗しないことが保証されます。

PCB 設計に関して考えられる最悪のシナリオを想像するのは面白くありません。信頼性の高いボードを設計したことがわかっているので、ボードが顧客に導入されたときに故障することはありません。一貫性のある信頼性の高い回路基板をスムーズに入手できるように、PCB 設計の損傷の 3 つの主な原因を覚えておいてください。製造上の欠陥や環境要因を最初から計画し、特定のケースに応じた設計上の決定に重点を置いてください。