¿Cómo minimizar la fractura de trazas en el diseño de PCB - múltiples trazas delgadas o una gruesa?

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Diseñar una tabla con requisitos estrictos e incómodos. Actualmente, las tablas se rompen con frecuencia; el objetivo es simplemente reducir esta frecuencia tanto como sea posible. La tabla es un cuadrado de 100 mm pero solo se admite con separadores en cada esquina.

En la placa hay 20 sensores de 4 clavijas a través del orificio. Efectivamente, son análogos a los interruptores DIP.

El PCB experimenta una gran cantidad de vibración, así como fuerza intermitente (quizás hasta 100 N de carga puntual) al azar, de repente se aplica a un sensor aleatorio. El tablero es de FR4 1.6mm. El ambiente también es húmedo y moderadamente corrosivo.

Me encantaría rediseñar / admitir la placa, etc., para que se pueda soportar mejor, no se cargue demasiado, con una placa de respaldo, etc., pero esto no es una opción.

Como era de esperar, el tablero traza roturas con frecuencia bajo esta flexión. Esto generalmente causa un rendimiento poco confiable. Electrónicamente, el tablero es simple señales digitales lentas, por lo que el ruido, etc. no es una preocupación.

No estoy seguro de cuál es la mejor manera de prevenir / mitigar la ruptura de rastros. Podría enrutar múltiples trazas estrechas para la misma señal, por lo que mi pensamiento es que el estrés es más probable que rompa una y que la grieta no se propague a las otras, o una traza amplia.

También estoy pensando que los rastros curvos pueden valer la pena un pensamiento y me interesa la mejor manera de conectar el trazo a la conexión a través del agujero para minimizar el riesgo de fractura. También le interesa saber si el uso de planos de tierra extensos puede ayudar y si las trazas más críticas se deben enrutar en la parte superior o inferior de la PCB, de modo que estén predominantemente en compresión (arriba) o en tensión (abajo). He leído sobre el diseño flexible de PCB, pero no tengo mucha información concluyente y no estoy seguro de que un PCB rígido que se flexione sea un caso significativamente diferente.

Gracias

    
pregunta Calum Nicoll

4 respuestas

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Trucos que hemos utilizado con cierto éxito: Haga sus orificios de alimentación lo suficientemente grandes como para insertar un trozo pequeño de cable de bus y para soldar la parte superior e inferior. También suelda la parte superior e inferior de sus sensores si es posible. Hemos visto muchas roturas entre los orificios y los orificios pasantes chapados, y esto es bastante efectivo, especialmente si se usan tableros de 2 caras. Los tableros de múltiples capas son propensos a agrietarse entre la traza y el revestimiento en el orificio pasante enchapado, así que quédate con las dos caras si puedes.

Si debe usar capas múltiples, asegúrese de observar el calor en sus articulaciones. El sobrecalentamiento puede sobrecargar la junta porque el material de la placa se expande a un ritmo diferente al del cobre. La idea es evitar el agrietamiento desde el principio.

Recorte los cables del componente antes de soldar; Recortarlos después puede estresar e iniciar una grieta que se propagará.

No hay esquinas afiladas en los trazos. El agrietamiento a menudo comienza en la esquina donde un rastro se ejecuta en un radio exterior de la almohadilla. Expande el rastro hasta donde coincida tangencialmente con el pad.

Para piezas largas como resistencias de orificio pasante, móntelas en paralelo a la flexión esperada para que los cables no se estiren ni se compriman.

Si tiene partes con plomo que se montan al ras, deje algo de espacio para que no se sienten directamente en el tablero.

Por supuesto, probablemente ya esté montando las piezas más pesadas más cercanas a los orificios de montaje donde tienen más soporte.

¡Buena suerte!

    
respondido por el John Birckhead
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Respuestas a preguntas:

Compresión vs. Tensión

Esto solo es aplicable cuando hay una flexión continua en un tablero. En su caso, usted describe una fuerza fuerte e intermitente. Cuando esa fuerza comience, tu tabla se flexionará de una manera. Cuando la fuerza termine, su tabla no volverá inmediatamente a su forma original, liberará la energía almacenada y se flexionará en la dirección opuesta antes de que las oscilaciones disminuyan. Por lo tanto, cualquier rastro que tenga en el tablero se comprimirá y estirará.

Meandros

Al estirarse, el cobre se deformará, pero se fijará en gran parte al FR4 rígido. Esto limita el beneficio alcanzado por trazas serpenteantes en el tablero.

Sugerencias:

Colocación de componentes

La cantidad de flexión será directamente proporcional al par en su tablero. Esto se minimiza moviendo los componentes lo más cerca posible de los puntales de soporte. Trate de mantener las cosas alejadas de la mitad del tablero. También eliminaría la mayor cantidad posible de cobre del centro del tablero.

Cableado

Solíamos llamarlos tableros de cableado impresos. :) En su caso, podría tener sentido volver a los cables de puente. En lugar de tener rastros de cobre adheridos a la placa y es probable que se rompan, puede soldar cables de puente a través de la placa para las líneas de señal.

Se debe proporcionar energía utilizando planos de potencia, pero sus líneas de señal podrían soldarse entre los orificios pasantes ubicados cerca del borde de la placa y cerca de las líneas de componentes. Estos alambres deben pegarse con un pegamento en el centro de la línea. Por lo general, los apilaría cada 1 ", pero con su escenario, una tachuela en el centro reducirá la tensión en los puntos de soldadura. Elija el cable más delgado que pueda obtener para su señal.

    
respondido por el Seth
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Hay varias cosas que puedes hacer. Aplica tantos de estos como puedas:

  • PCB más grueso. Su pensión debe tener varias opciones.
  • cobre más pesado. En lugar de 1 oz. ir por 2 oz. o 3 oz.
  • Rastros más amplios
  • Anillos anulares más grandes alrededor de los orificios
  • Agregue espacio entre los componentes y la placa.
  • Coloca algo detrás de los componentes que toman fuerza. Espuma no conductora, por ejemplo.
respondido por el evildemonic
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Me encantaría rediseñar / apoyar la placa, etc., para que sea compatible   mejor, no cargado pesadamente, con una placa de respaldo, etc., pero esto no es   una opción.

Lo ideal sería agregar soportes adicionales en el centro de la tarjeta. Igualmente, desearía que los componentes de masa alta se encuentren cerca del borde de la tarjeta.

Sin embargo ... ha indicado que un rediseño no es una opción. Esto significa opciones como

  1. PCB más grueso (solo uso tarjetas de 3 mm de grosor en el entorno en el que trabajo, alto Vib)
  2. Pistas más gruesas
  3. Peso más pesado de cobre

es decir, todas las cosas para endurecer la tarjeta, no son posibles

Si esto no es posible, la única opción real es el equivalente a un montaje antivibración en lo que sea que atornille la placa hacia abajo. ¿Se pueden colocar arandelas de goma para ayudar a aislar mecánicamente la tarjeta?

    
respondido por el JonRB

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