Frage:
Wie minimiere ich das Brechen von Spuren im PCB-Design - mehrere dünne Spuren oder eine dicke?
Calum Nicoll
2018-09-14 15:55:18 UTC
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Entwerfen eines Boards mit strengen und unbequemen Anforderungen. Derzeit brechen die Bretter häufig - das Ziel ist einfach, diese Frequenz so weit wie möglich zu reduzieren. Das Brett ist ein 100-mm-Quadrat, wird jedoch nur mit Abstandshaltern in jeder Ecke unterstützt.

Auf der Platine befinden sich 20 4-Pin-Durchgangssensoren. Tatsächlich sind sie analog zu DIP-Schaltern.

Die Leiterplatte erfährt zufällig viele Vibrationen sowie intermittierende Kräfte (möglicherweise bis zu 100 N Punktlast), die plötzlich auf einen zufälligen Sensor ausgeübt werden. Board ist FR4 1,6 mm. Die Umgebung ist auch feucht und mäßig ätzend.

Ich würde gerne das Board usw. usw. neu gestalten / unterstützen, um besser unterstützt zu werden, nicht stark belastet, mit einer Trägerplatte usw. - aber dies ist keine Option.

Es überrascht nicht, dass das Board unter dieser Biegung häufig bricht. Dies führt im Allgemeinen zu einer unzuverlässigen Leistung. Elektronisch handelt es sich bei der Karte um einfache langsame digitale Signale, sodass Rauschen usw. kein Problem darstellt.

Ich bin mir nicht sicher, wie ich das Brechen der Spuren am besten verhindern / mildern kann. Ich könnte entweder mehrere schmale Spuren für dasselbe Signal routen, daher denke ich, dass Stress eher eine bricht und der Riss sich nicht auf die anderen ausbreitet, oder eine breite Spur.

Ich denke auch, dass gekrümmte Spuren einen Gedanken wert sein könnten, und ich bin daran interessiert, wie die Spur am besten mit der Durchgangslochverbindung verbunden werden kann, um das Risiko eines Bruchs zu minimieren. Auch daran interessiert, ob die Verwendung ausgedehnter Grundebenen hilfreich sein kann und ob die kritischsten Spuren oben oder unten auf der Leiterplatte verlegt werden sollten - so dass sie entweder überwiegend unter Druck (oben) oder unter Spannung (unten) stehen. Ich habe mich mit flexiblem PCB-Design befasst, aber nicht viele schlüssige Informationen erhalten und bin mir nicht sicher, ob eine starre PCB, die sich biegt, ein signifikant anderer Fall ist.

Danke

Können Sie die Platine dicker machen?
Sie könnten einen Tippfehler haben - 100mm Quadrat ist ein winziges Brett.
Ich habe das als 100mm2 gelesen, nicht als 100x100mm Quadrat ...
"100 mm Quadrat" wird normalerweise als 100 x 100 mm (10.000 mm²) interpretiert.Alternativ wäre "100 mm²" die Fläche von einhundert Quadraten von 1 x 1 mm.
Das Brechen dauert nur länger.Dämpfen Sie Vibrationen und versteifen Sie die Leiterplatte
Wenn Sie die Platine nicht unterstützen können, haben Sie möglicherweise keinen Platz dafür. Insbesondere wenn Ihre Fehler lokalisiert sind oder einige Leitungen häufig und andere selten betreffen, wird anstelle von Volldraht ein feiner Litzendraht verwendet, um vor Vibrationen zu schützenWahrscheinlich verbessern Sie Ihre Produktlebensdauer erheblich, wenn Sie sie in das Gehäuse einbauen können und Ihre Montagemethode in der Lage ist.Es hört sich so an, als ob Ihr Problem möglicherweise stark auf die Sensoren beschränkt ist. Bewerten Sie daher den Platz, mit dem Sie arbeiten müssen, und prüfen Sie, ob Sie Leiterplattenspuren aus dem Problembereich heraushalten und Litzen verwenden können, um zu den Sensoren zu gelangen.
Vier antworten:
John Birckhead
2018-09-14 23:18:23 UTC
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Tricks, die wir mit einigem Erfolg angewendet haben: Machen Sie Ihre Feedthru-Löcher groß genug, um ein kleines Stück Busdraht einzuführen und oben und unten zu löten. Löten Sie nach Möglichkeit auch oben und unten an Ihren Sensoren. Wir haben viele Brüche zwischen den Spuren und den plattierten Durchgangslöchern gesehen, und dies ist ziemlich effektiv, insbesondere wenn Sie zweiseitige Bretter verwenden. Mehrschichtige Platten neigen dazu, zwischen Spuren und Beschichtungen auf dem durchkontaktierten Durchgangsloch zu reißen. Wenn möglich, bleiben Sie also zweiseitig.

Wenn Sie mehrschichtig verwenden müssen, achten Sie darauf, dass Ihre Gelenke heiß sind. Überhitzung kann die Verbindung belasten, da sich das Plattenmaterial anders ausdehnt als Kupfer. Die Idee ist, Risse am Anfang zu verhindern.

Schneiden Sie die Komponentenleitungen ab, bevor Sie löten. Wenn Sie sie anschließend abschneiden, kann dies zu Spannungen führen und einen Riss auslösen, der sich ausbreitet.

Keine scharfen Ecken auf den Spuren. Das Knacken beginnt oft an der Ecke, wo eine Spur in einen Außenradius des Pads läuft. Fächern Sie die Spur dort auf, wo sie tangential zum Pad passt.

Montieren Sie lange Teile wie Durchgangslochwiderstände parallel zur erwarteten Biegung, damit die Leitungen nicht gedehnt und zusammengedrückt werden.

Wenn Sie Blei-Teile haben, die bündig montiert sind, lassen Sie etwas Platz, damit sie nicht direkt auf der Platine sitzen.

Natürlich montieren Sie Ihre schwersten Teile wahrscheinlich bereits in der Nähe der Befestigungslöcher, wo sie am meisten Unterstützung haben.

Viel Glück!

Seth
2018-09-14 23:51:23 UTC
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Antworten auf Fragen:

Kompression vs. Spannung

Dies gilt nur, wenn auf einem Board ein kontinuierlicher Flex vorhanden ist. In Ihrem Fall beschreiben Sie eine starke, intermittierende Kraft. Wenn diese Kraft beginnt, wird sich Ihr Board in eine Richtung biegen. Wenn die Kraft endet, kehrt Ihr Board nicht sofort in seine ursprüngliche Form zurück, sondern setzt die gespeicherte Energie frei und biegt sich in die entgegengesetzte Richtung zurück, bevor die Schwingungen nachlassen. Jede Spur, die Sie auf dem Board haben, wird also sowohl komprimiert als auch gedehnt.

Mäander

Beim Strecken verformt sich das Kupfer, ist jedoch weitgehend am starren FR4 befestigt. Dies begrenzt den Nutzen, der durch mäandrierende Spuren auf der ganzen Linie erzielt wird.

Vorschläge:

Platzierung der Komponenten

Der Flex ist direkt proportional zum Drehmoment auf Ihrem Board. Dies wird minimiert, indem die Komponenten so nah wie möglich an die Stützstreben gebracht werden. Versuchen Sie, Dinge von der Mitte des Bretts fernzuhalten. Ich würde auch so viel Kupfer wie möglich aus der Mitte der Platine entfernen.

Verkabelung

Früher haben wir sie Leiterplatten genannt. :) In Ihrem Fall kann es sinnvoll sein, zu den Überbrückungsdrähten zurückzukehren. Anstatt Kupferspuren an der Platine anzubringen und wahrscheinlich zu brechen, können Sie Überbrückungsdrähte für Signalleitungen über die Platine löten.

Die Stromversorgung sollte weiterhin über Leistungsebenen erfolgen, Ihre Signalleitungen können jedoch zwischen Durchgangslöchern gelötet werden, die sich nahe der Kante der Platine und nahe an den Komponentenleitungen befinden. Diese Drähte sollten mit einem Kleber in der Mitte der Leitung festgeheftet werden. Normalerweise würden Sie sie alle 1 "anheften, aber mit Ihrem Szenario wird ein Anheften in der Mitte die Belastung der Lötpunkte verringern. Wählen Sie den dünnsten Draht, mit dem Sie für Ihr Signal davonkommen können.

evildemonic
2018-09-14 23:52:01 UTC
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Sie können verschiedene Dinge tun.Wenden Sie so viele davon wie möglich an:

  • Dickere Leiterplatte.Ihr Boardhouse sollte mehrere Optionen haben.
  • Schweres Kupfer.Anstelle von 1 Unze.gehen Sie für 2 Unzen.oder 3 Unzen.
  • Breitere Spuren
  • Größere ringförmige Ringe durch Löcher
  • Fügen Sie Platz zwischen Komponenten und der Platine hinzu.
  • Platzieren Sie etwas hinter Komponenten, die Kraft erfordern.Zum Beispiel nicht leitender Schaum.
JonRB
2018-09-15 00:05:17 UTC
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Ich würde gerne das Board usw. neu gestalten / unterstützen, um es zu unterstützen besser, nicht schwer beladen, mit einer Trägerplatte usw. - aber das ist nicht eine Option.

Idealerweise würden Sie zusätzliche Stützen in der Mitte der Karte hinzufügen.Ebenso möchten Sie die Komponenten mit hoher Masse in der Nähe des Kartenrandes.

Sie haben jedoch angegeben, dass eine Neugestaltung keine Option ist.Dies bedeutet Optionen wie

  1. Dickere Leiterplatte (Ich verwende nur 3 mm dicke Karten in der Umgebung, in der ich arbeite, hohe Vib)
  2. Dickere Spuren
  3. Kupfer mit höherem Gewicht
  4. ol>

    dh alle Dinge zur Versteifung der Karte sind nicht möglich

    Wenn dies nicht möglich ist, ist die einzige echte Option das Äquivalent der Anti-Vibrations-Montage an allem, woran Sie die Platine festschrauben.Können Sie Gummischeiben ablegen, um die Karte mechanisch zu isolieren?



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