โหมดความล้มเหลวทั่วไปของบอร์ดแบบแข็งเกร็งคืออะไร?

แผงวงจรแบบแข็งมีข้อได้เปรียบในการออกแบบที่เป็นเอกลักษณ์ โดยผสมผสานความเสถียรของบอร์ดแบบแข็งเข้ากับความยืดหยุ่นของวงจรแบบยืดหยุ่น การออกแบบไฮบริดนี้ทำให้อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์มีขนาดกะทัดรัดและอเนกประสงค์มากขึ้น ทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานที่หลากหลาย รวมถึงการบินและอวกาศ อุปกรณ์ทางการแพทย์ และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภค อย่างไรก็ตาม เช่นเดียวกับส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์อื่นๆ แผงวงจรแบบแข็งเกร็งไม่ได้รับผลกระทบจากความล้มเหลว การทำความเข้าใจโหมดความล้มเหลวทั่วไปสามารถช่วยให้วิศวกรออกแบบแผงวงจรที่แข็งแกร่งและเชื่อถือได้มากขึ้น ในบทความนี้ เราจะสำรวจโหมดความล้มเหลวที่พบบ่อยที่สุดของแผงวงจรแบบแข็งเกร็ง และให้ข้อมูลเชิงลึกเกี่ยวกับวิธีการป้องกันความล้มเหลวเหล่านี้

1. ความล้าของวงจรแบบยืดหยุ่น:

ข้อดีหลักประการหนึ่งของแผงแบบแข็งงอคือความยืดหยุ่น ซึ่งช่วยให้สามารถโค้งงอและปรับให้เข้ากับรูปร่างที่ซับซ้อนได้ อย่างไรก็ตาม การดัดงออย่างต่อเนื่องอาจทำให้วงจรดิ้นล้าเมื่อเวลาผ่านไป สิ่งนี้สามารถทำให้เกิดการแตกร้าวหรือแตกหักในรอยทองแดง ส่งผลให้วงจรเปิดหรือการเชื่อมต่อขาดช่วง เพื่อป้องกันความล้าของวงจรเฟล็กซ์ วิศวกรควรพิจารณารัศมีการโค้งงอและจำนวนรอบการโค้งงอที่บอร์ดจะประสบอย่างรอบคอบตลอดอายุการใช้งาน การเสริมวงจรดิ้นด้วยโครงสร้างรองรับเพิ่มเติมหรือการใช้การออกแบบดิ้นแบบไดนามิกสามารถช่วยลดความล้มเหลวที่เกี่ยวข้องกับความล้าได้

2. การแบ่งชั้น:

การแยกชั้นหมายถึงการแยกชั้นต่างๆ ภายในแผงวงจรแบบแข็งเกร็ง สาเหตุนี้อาจเกิดขึ้นได้จากหลายสาเหตุ รวมถึงการยึดเกาะระหว่างชั้นต่างๆ ไม่ดี การหมุนเวียนของอุณหภูมิ หรือความเครียดทางกล การแยกชั้นอาจทำให้เกิดไฟฟ้าลัดวงจร เปิด หรือลดความน่าเชื่อถือของบอร์ด เพื่อลดความเสี่ยงของการหลุดล่อน ควรปฏิบัติตามกระบวนการเคลือบที่เหมาะสมในระหว่างกระบวนการผลิต ซึ่งรวมถึงการใช้วัสดุประสานคุณภาพสูง การควบคุมพารามิเตอร์การเคลือบ และการรับประกันเวลาการบ่มที่เพียงพอ นอกจากนี้ การออกแบบสแต็คอัพที่มีการกระจายทองแดงที่สมดุลและการหลีกเลี่ยงการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิที่มากเกินไปสามารถช่วยป้องกันการแยกส่วนได้

3. ความเครียดทางอุณหกลศาสตร์:

บอร์ดแบบแข็งงอมักประสบกับความเครียดทางความร้อนทางกลอย่างมีนัยสำคัญตลอดอายุการใช้งาน ความเครียดนี้อาจเกิดจากการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ ความชื้น หรือการกระแทกและการสั่นสะเทือนทางกล ความเครียดทางเทอร์โมกลอาจทำให้เกิดการแตกร้าวหรือความล้มเหลวของข้อต่อประสาน ทำให้เกิดปัญหาความน่าเชื่อถือทางไฟฟ้า เพื่อบรรเทาความล้มเหลวที่เกี่ยวข้องกับความเครียดทางความร้อนเชิงกล วิศวกรควรเลือกอย่างระมัดระวังและคัดเลือกวัสดุที่มีค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อน (CTE) ที่เหมาะสมสำหรับแต่ละชั้นของบอร์ดแบบแข็งเกร็ง นอกจากนี้ การใช้เทคนิคการจัดการระบายความร้อนที่เหมาะสม เช่น การใช้แผ่นระบายความร้อนหรือแผ่นระบายความร้อน สามารถช่วยกระจายความร้อนและลดความเครียดบนแผงวงจรได้

4. มลภาวะและการกัดกร่อน:

การปนเปื้อนและการกัดกร่อนเป็นโหมดความล้มเหลวทั่วไปในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ใดๆ และบอร์ดแบบยืดหยุ่นก็ไม่มีข้อยกเว้น การปนเปื้อนสามารถเกิดขึ้นได้ในระหว่างกระบวนการผลิตหรือเนื่องจากปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อม เช่น ความชื้น หรือการสัมผัสกับสารเคมี ในทางกลับกัน การมีความชื้นหรือก๊าซที่มีฤทธิ์กัดกร่อนมักจะเร่งการกัดกร่อน การปนเปื้อนและการกัดกร่อนอาจทำให้แผงวงจรลัดวงจรหรือลดประสิทธิภาพลงได้ เพื่อป้องกันโหมดความล้มเหลวเหล่านี้ ควรใช้มาตรการควบคุมคุณภาพที่เข้มงวดในระหว่างกระบวนการผลิต นอกจากนี้ การเคลือบแบบคอนฟอร์มอลหรือการห่อหุ้มสามารถเป็นเกราะป้องกันจากปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อมได้

5. ความล้มเหลวของตัวเชื่อมต่อและข้อต่อประสาน:

ตัวเชื่อมต่อและข้อต่อแบบบัดกรีเป็นส่วนเชื่อมต่อที่สำคัญในแผงวงจรแบบแข็งเกร็ง ความล้มเหลวของส่วนประกอบเหล่านี้อาจส่งผลให้การเชื่อมต่อขาดช่วง วงจรเปิด หรือความสมบูรณ์ของสัญญาณลดลง สาเหตุทั่วไปของความล้มเหลวของขั้วต่อและข้อต่อบัดกรี ได้แก่ ความเครียดทางกล การหมุนเวียนของอุณหภูมิ หรือเทคนิคการบัดกรีที่ไม่เหมาะสม เพื่อให้มั่นใจในความน่าเชื่อถือของตัวเชื่อมต่อและข้อต่อบัดกรี วิศวกรควรเลือกส่วนประกอบคุณภาพสูง ตรวจสอบการจัดตำแหน่งที่เหมาะสมและพอดี และปฏิบัติตามแนวทางการบัดกรีที่แนะนำ เช่น อุณหภูมิ ระยะเวลา และการใช้ฟลักซ์ที่ถูกต้อง

โดยสรุป แม้ว่าแผงวงจรแบบแข็งเกร็งจะมีข้อดีหลายประการ แต่ก็มีความไวต่อโหมดความล้มเหลวเฉพาะ การทำความเข้าใจโหมดความล้มเหลวทั่วไปเหล่านี้มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการออกแบบวงจรที่เชื่อถือได้และแข็งแกร่ง เมื่อพิจารณาปัจจัยต่างๆ เช่น ความล้าของวงจรดิ้น การแยกชั้น ความเครียดทางเทอร์โมกลศาสตร์ การปนเปื้อนและการกัดกร่อน รวมถึงความล้มเหลวของตัวเชื่อมต่อและข้อต่อบัดกรี วิศวกรสามารถใช้มาตรการป้องกันที่เหมาะสมในระหว่างขั้นตอนการออกแบบ การผลิต และการทดสอบ ด้วยการให้ความสนใจอย่างเหมาะสมกับโหมดความล้มเหลวเหล่านี้ แผงวงจรแบบแข็งเกร็งสามารถให้ประสิทธิภาพที่เหนือกว่าและอายุการใช้งานที่ยาวนานในการใช้งานที่หลากหลาย