设计pcb以避免触电疲劳

2019年12月4日

PCB上的ESD

电路板受到电击

距今已有250多年了本·富兰克林在暴风雨中用风筝引起电击事实上，这一发现改变了我们的世界。然而，如果你像我一样在电路周围花了很多时间，那么你就会很清楚电击不是你想要经历的事情。

对于印刷电路板(pcb)也是如此。显然，如果震动太大，它会立即损坏您的电路板或其组件和元素。这很糟糕，但很容易被发现。然而，如果没有立即发生破坏，情况可能会更糟。在这些情况下，损害的程度可能根本为零。或者，这可能是累积效应的一部分，最终导致由于电击疲劳而导致电路板故障。

让我们来看看PCB疲劳，由于电击和其他原因，看看我们是否可以采取设计步骤，以避免这种不受欢迎的过早结束你的电路板的运行生命周期。

电击如何影响电子学?

由于源和地面之间的电位差，当外部电流引入物体(或人)时，就会发生电击。该对象实际上提供了完成电路的路径。导体或导电元件是最有可能遭受电击的物体，这就是电缆和外部电气设备(如图1所示)通常被屏蔽的原因，以提供另一种低阻接地路径，以避免过电流造成的潜在损坏。

图1保护电气设备免受电击

电路板上的电击

电路板也容易受到电击。由于多氯联苯通常不会直接暴露在环境中，直接的雷击不会造成很大威胁;虽然，输入电源线路上的大电流是可能的，并可能通过短路造成电路板损坏。相反，更常见的单板触电源是单板所处的直接环境。例如，附近的电气设备或电路。另一个经常被忽视的来源是静电放电(ESD)。

ESD是通过低阻抗物体将存储的静态能量放电到低电位，通常是接地;例如PCB。ESD的来源实际上是无限的。一个常见的来源是人与人之间的接触静电储存可高达2.5kV．任何接触到地面的地方都有可能发生放电。

一次电击事件可能严重到足以损坏单板。这些很容易被检测到，因为烟雾，碳沉积物，甚至是火灾在板上。大多数情况下，情况并非如此;然而。相反，该事件的影响可能会导致所谓的PCB电击疲劳，这是由于电击导致电路板随着时间的推移性能下降。

PCB疲劳:累积损伤

SMD从它的衬垫分离

图2焊料连接断裂

电击不得使电路板上的电路操作立即停止。然而，重复发生电流过大的事件，最终可能会导致如图3所示的焊接连接断裂，或导致元器件损坏或其他单板故障。预防这类问题的困难在于，它们可能不是由单一类型的来源造成的。事实上，PCB疲劳可能是多种来源或来源类型的结果。

PCB疲劳的来源

由于许多原因，pcb可能在现场过早失效;包括劣质零件、制造缺陷或外部来源，可分为以下类型之一:

PCB疲劳的常见原因
类型	来源	影响
电	静电放电，输入电源线的浪涌，附近带电元件或设备的电弧。	性能不稳定，走线短路，焊料连接断裂，部件烧毁。
机械	振动，过度弯曲或负载。	弯曲，裂纹，断裂，脱落的部件，破损的焊点。
热	环境温度波动或循环，附近设备和/或设备的过热，过度持续的冷。	分层，焊料连接弱化，开口，部件击穿。

如上表所示，pcb在其运行生命周期中可能受到多个外部来源的攻击。为了减轻这些PCB疲劳来源的影响，电路板通常在开发过程中进行测试。例如,压力测试以确定它们是否符合可靠性标准是常见的。这种类型的物理测试是必不可少的;然而，在设计过程中可以采取一些步骤来提高电路板的能力，以避免PCB疲劳的影响，特别是来自电击的影响。