为恶劣环境准备PCBA

外面很艰难，而且似乎一年比一年艰难。作为生物，我们面临的严峻选择是适应、迁移或死亡。有时候，我们的电子产品必须坚持下去，这样我们才能完成工作，或者只是在我们最喜欢的游乐设施上玩得开心。无论目的是什么，进入极端天气都是对电力系统的考验。

无论是沙子、盐水、阳光还是缺乏阳光，都有许多危险会使系统过早老化。大多数由环境引起的故障将是单个组件故障。好的。所以一部分失败了。为什么?根本原因是什么?我们能做些什么来防止它成为更大趋势的一部分?回答这两部分的问题是可靠性工程的要点。

图1。我相信对你们中的一些人来说，这种一夜之间的积累看起来很温和，但水分是电子产品和其他金属物品的大敌。

到底是什么坏了并不总是显而易见的。如果你幸运的话，可能会有美容损伤或烧伤疤痕来指明方向。在大多数情况下，通常不容易诊断。检查连接器是首先，而板级调查通常集中在fet上，为超出规格或完全失败的设备带来电力。那里有个小连接处被烧毁了。维修和返回单位或现场服务技术人员将是可靠性轶事的一个很好的来源。

随着时间的推移，震动和震波会让任何东西自己震动成碎片。我们可能会在共振频率上遇到一些意想不到的问题。每个人都记得塔科马海峡大桥的镜头。飞驰而下的格蒂被风吹成30英尺高的巨浪。在我们周围，同样的事情以更小的规模和更高的频率发生。有些东西会在风中开始嘎嘎作响，直到折断。

图2。图片来源:作者-汽车在中午的阳光下受苦，我走过去，要求它把我包裹在寒冷的空气中。不管你喜不喜欢，这对设备来说太困难了。

分散组件，减轻热量积聚

何谓分离高可靠性PCB的足迹从标准的?你会看到焊盘大小的差异。预计脚趾片的空间会更大。这通常增加了组件周围的个人空间，同时提供了一个额外的金属空气界面区域，用于对流散热。额外的金属所产生的额外间距可能看起来不多，但在骨料上已被证明可以降低结温。

降额系统鲁棒性

区分高可靠性足迹的另一件事很简单。用比“足够好”更好的组件填充它们。两倍的好是一个很高的门槛，当涉及到降额组件时，这是一个很好的起点。如果50V的上限就足够了，那就选择100V的版本。

间隔更近的厚实硬件不仅仅是为了蒸汽朋克效果。计划在板的中间开几个安装孔，而不是只在角落。你们已经看过热图了。热点不是在边缘。从实际情况来看，在董事会变得比原来计划的更拥挤的时候，这里或那里出现一个不必要的漏洞，可能会成为一个讨价还价的筹码。你知道人们怎么说计划的。

商用和工业级组件

很容易分辨出去年的TTL包。高可靠性的设备编号是“54”，而不是商用设备上使用的“74”。LS代表低功耗肖特基，早于更低功耗的CMOS架构。这个例子代表了遵循这一技术路径的组件。

图3。这种十六进制逆变电路从DIP封装开始，然后SOIC成为塑料封装的表面安装版本。底层的硅已经经历了多次迭代，而高可靠性版本有自己的包轮廓。

工作环境温度范围和包装比较

54= -55℃min, 125℃max .......包装:CDIP, LCCC, CFP
74= 0分钟70摄氏度最大..............封装PDIP, SOIC

陶瓷包装比塑料包装能承受更大的温度范围。毫无疑问，高可靠性软件包并不总是可用的最小包。这是一个从连接器到无源组件的范例。尽早获得这些提交并培养它们，以便在需要时就可以获得部件管道。Mil-Spec组件是一种升级，无论电路板实际上是III级还是商业级II级，所以这是关于成本和可用性的。

使用粘合剂和保形涂料防止意外拆卸

如果你想让所有东西都保持原位，那么振动台将成为你生活的一部分。这些恐怖的机械设备是专门设计来震动其他较小的物体，使其失灵的。你可以想象一台振动台要比固定在底板上的任何东西都耐用得多。

当尘埃落定，最薄弱的环节将被揭示出来，然后可以采取额外的行动。在Pixel笔记本电脑的预生产试验期间，我们有一个连接器在三英尺高的跌落测试后无法保持原位。我们希望你不要让你的笔记本电脑从三英尺高的地方掉到水泥地上，但如果你这样做了，有一个小支架可以固定USB连接器。

图4。图片来源:作者-车顶是一个很好的地方，在元素。任何户外位置都可以，而运动会放大效果。

在车顶上骑行是另一个你永远不应该面对的挑战。另一方面，在那里放置激光雷达探测器可能会很有趣。同时定位和绘制地图(有一个有点不幸的缩写SLAM)需要大量的处理，同时还要在雨中、雨夹雪中穿梭。

特别是那些连接器，它们都被过度建造了，特别是当你在寻找一个地方来放置以太网端口的时候。尽管如此，在底部涂上一层胶水是一种保险措施。组装后涂层使返工几乎不可能，但也保护设备不发生故障，使其成为空间受限项目的好主意。

使用较重的铜给板一些骨干

不确定除了PCB行业的人之外，是否有人使用铜的重量作为确定厚度的重要变量，但我们在这里。拿一盎司的铜，考虑到它的延展性，把它塑造成一平方英尺的均匀厚度。这是一盎司的铜，通常相当于外层的用量，而内层的用量通常只有一盎司的一半。

内层和外层都可以装板。这样做的结果之一是增加最小轨迹宽度和几何间距。铜越厚，线与线之间的间距就越粗。从极端的角度来看，没有电路图案的整个铜基板可以合并到一块板中。这可能是一个固体铜底层或作为一个中央金属核心。对于局部效应，一个所谓的硬币可以作为一个整体的散热器嵌入。

防震装置在笼子里笼子里

飞行箱提供一个标准的19英寸设备机架，与次要外壳隔离，以确保内容物在装载和运输过程中不会受到突然的重力。当涉及到支持单元对抗预期用例时，有总比没有好。

图5。图片来源:作者-我的装备很少移动，然后，只有很短的距离开车，所以保护的量是最小的。由ATA(航空运输协会)评定的箱子可以承受被视为货物。

根据你想去的地方和你想做的事情，你的电子设备必须加强以防故障。我们常常是原因。谁的手机至少掉过一次?可靠性实验室的重点是寻找故障的根本原因。对于你设计的齿轮可能面临的危险，采取任何必要和谨慎的措施。

有时，为了让它防弹，可修复性会受到影响。其动机首先是减少或消除维修。快速失败，然后用你能推出的最可靠的产品进行大规模生产。然后你的客户会对它进行测试，这样你就可以继续持续改进的循环。