为恶劣环境准备PCBA

外面的生活很艰难，而且似乎一年比一年艰难。作为生物体，我们的赤裸裸的选择是适应，移动或死亡。我们的电子产品有时不得不坚持下去，这样我们才能完成工作，或者只是在最喜欢的游乐设施上玩得开心。无论目的是什么，进入极端天气都会考验电力系统。

无论是沙子、海水、阳光还是缺乏阳光，都有许多危险会使一个系统过早老化。由环境引起的故障大多为单部件故障。好的。所以有一部分失败了。为什么?根源是什么?我们能做些什么来防止它成为更大趋势的一部分?回答这个分为两部分的问题是可靠性工程的要点。

图1。我敢肯定，这种一夜之间堆积起来的东西对你们中的一些人来说看起来很温和，但水分和其他金属物品一样，是电子产品的大敌。

究竟是什么东西坏了，并不总是显而易见的。如果你幸运的话，可能会有化妆品损伤或烧伤疤痕为你指明方向。在大多数情况下，通常不那么容易诊断。检查连接器是首先，而板级调查通常集中在fet为设备带来的电源是不规范的或完全失败。在那里的某个地方，一个小小的连接处被烧毁了。修理和返回单位或可能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，震动和震感会让任何东西都嘎吱作响。我们可能会遇到一些意想不到的共振频率问题。每个人都记得塔科马海峡大桥的镜头。疾驰的格蒂走了下来，路面被风吹起30英尺高的波浪。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，直到折断为止。

图2。汽车在正午的阳光下受苦，我走了过来，要求它把我包裹在一个寒冷的空气茧里。不管你喜不喜欢，这对设备来说很困难。

展开部件以减少热量积聚

高可靠性有什么区别PCB的足迹还是标准的?你会看到焊盘尺寸的不同。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，同时为对流散热提供了额外的金属空气界面区域。额外的金属所产生的额外间距可能看起来不多，但在骨料上已经证明可以降低结温。

为系统鲁棒性降额

区分高可靠性足迹的另一个因素很简单。用比足够好还要好的组件填充它们。两倍的效果是一个很高的标准，也是降低组件的起点。如果50V的上限就足够了，可以选择100V的版本。

厚实的硬件与更紧密的空间不仅仅是为了蒸汽朋克的效果。计划在板的中间几个安装孔，而不是只在角落。你们已经看过热图了。热点不在外面的边缘。在实际操作中，当董事会变得比原先计划的更拥挤时，这里或那里一个不必要的空洞可能是一个谈判的筹码。你知道他们是怎么说计划的。

商用和工业级组件

很容易分辨出过去的TTL包。高可靠性的设备编号是“54”，而不是商业设备上使用的“74”。LS代表低功率肖特基，比低功率CMOS架构更早。这个例子是遵循这种技术路径的组件的缩影。

图3。这种六边形逆变电路从DIP封装开始，然后SOIC成为塑料封装的表面安装版本。底层的硅在开发过程中经历了多次迭代，而高可靠性的版本都有自己的包大纲。

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 min 70 C max ..............包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，高可靠性的包并不总是最小的。这是一个从连接器到无源组件的范例。尽早提交并培养它们，以便在您需要的时候提供部件管道。Mil-Spec组件是一个升级，无论板实际上是III级或商业级II级，所以这是关于成本和可用性。

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留在原地，那么摇床将成为你生活的一部分。这些机械恐怖的仪器是专门设计用来摇晃其他较小的物体，使其崩溃的。你可以想象一个振动台要比固定在它底座上的任何东西都要耐用得多。

当尘埃落定，最薄弱的环节就会暴露出来，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3英尺高的落差测试后无法固定。我们希望你不要让你的笔记本电脑从3英尺高的地方掉到混凝土上，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-汽车车顶是户外的好地方。任何户外场所都可以，而运动会放大效果。

在车顶上兜风是另一个你永远不应该面对的挑战。另一方面，在那里放置一个激光雷达探测器会非常有趣。同时定位和绘图(用一个有点不幸的缩写SLAM)需要大量的处理，同时还要在雨、雨夹雪和其他东西中穿梭。

特别是连接器，它的构建非常过度，特别是当您正在寻找放置以太网端口的位置时。尽管如此，在底部涂上一颗胶水是一种保险措施。装配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，是否还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。取一盎司具有延展性的铜，将其塑成厚度均匀的一英尺见方。这是一盎司铜，通常与外层所用的铜差不多，而内层通常只有一半。

内层和外层都可以板起来。这样做的一个结果是增加了最小跟踪宽度和空间几何。铜越厚，线与线之间的间距就越粗。举个极端的例子，没有电路图案的整个铜基板可以被整合到一块板中。这可能是一个固体铜的底层或作为中心金属核心。对于局部效应，一个所谓的硬币可以嵌入作为一个整体的散热器。

笼子里的震动装置

飞行箱提供了一个标准的19英寸设备机架安装，与二级外壳隔离，确保内容物在装载和运输过程中不受突然的重力影响。当涉及到支持单元对抗预期用例时，有总比没有好。

图5。我的装备很少移动，只有在短距离内开车，所以保护的量是最小的。由ATA(航空运输协会)评定的箱子被建造得能够承受被当作货物对待。

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。我们常常是原因所在。谁的手机一次都没掉过?可靠性实验室专注于寻找故障的根本原因。采取任何必要的措施和谨慎的风险，你的齿轮设计可能面临。

有时，使其防弹性的努力会损害可修复性。动机是首先减少或消除修理。快速失败，然后用最可靠的产品进行大规模生产。然后你的客户就会进行测试，这样你就可以继续持续改进的循环。