如何避免嵌入式PCB工程变更

PCB工程变更（ECO）会推高设计成本，导致PCB产品开发大量延误，从而延误上市时间。 但是，通过认真思考经常出现问题的七个关键领域，可以规避大多数 ECO。 这七个方面是：组件选择、内存、湿度敏感级别 (MSL)、可测试性设计 (DFT)、冷却技术、散热器和热膨胀系数 (CTE)。

一、元器件选择

为避免 ECO，请务必通读组件规格。 PCB 设计人员定期检查组件的电气和工程数据，以及产品寿命和可用性。 但是，元器件在市场推广初期，数据手册可能没有所有的关键指标。 如果元器件上市仅几个月，或者只能提供小批量样品，则目前掌握的可靠性数据可能不够普遍或不够详细。 例如，最终可能无法提供足够的可靠性数据或现场故障率的质量保证数据。

不要认为规范中表面文章很重要，而是要积极联系元器件供应商，尽可能多地了解元器件的特性，以及如何将这些特性应用到设计中。

一个很好的例子是组件需要处理的最大预期电流或电压。 如果所选元件无法处理足够的电流或电压，则该元件可能会烧坏。

目前还没有专门针对LGA器件相关的孔的IPC标准。 目前，在某些情况下，最高空洞水平为 30% 的 LGA 器件被认为是可靠的。 然而，一般而言，最高 25% 的较低空隙率更好，20% 更好。

在没有空数据的情况下，设计工程师必须依靠自己的经验、技能和常识，使用不会立即停产、可以从多种渠道获得、在市场上容易找到的元件来进行设计 .

在组件选择期间执行额外的分析和计算也很重要，例如计算峰值性能时的电流或电压。 一个组件可以指定在某个峰值温度和电流值下的性能指标。 但是，对于特定设计，PCB 设计人员必须采取措施确保他或她自己进行这些关键计算。

工程师不仅要负责计算单个组件，还要考虑该组件与特定设计中使用的其他组件之间的关系。 例如，这种计算对于高发热量的模拟元件尤为重要。 例如，许多模拟元件被放置在电路板的同一侧并且彼此相邻。 这些元器件会产生相当大的功率，因此产生的热量会比电路板的另一面（自然是数字元器件）高很多。 在这种情况下，阻焊层可能会在充满模拟器的一侧脱落。

元件电路的模拟部分会产生大量热量。 过热可能会导致阻焊层剥落，最坏的情况下，组件可能会被烧毁。

设计和版图工程师在版图设计阶段需要配合元器件的布局，避免元器件太靠近电路板边缘，或者太靠近其他元器件，以免彼此之间没有留出足够的空间。 在计算机上设计元件布局很容易，但如果在布局中没有准确地创建元件封装，则贴片机可能无法将这些元件完美地并排放置。 例如，图 4 显示元器件从电路板上略微突出。

二、内存

同样的原则也适用于内存选择。 随着新一代更先进的 DRAM 和闪存不断上市，PCB 设计人员要想走在技术前沿，及时准确地判断不断变化的内存规格如何影响更新的设计，就面临着一项非常具有挑战性的任务。

PCB设计人员需要随时关注DDR4的兴起，并与OEM客户保持密切合作，因为他们在推出下一代嵌入式系统时很可能会包括DDR4 DRAM。 他们必须很好地掌握新功能和功能动态，以避免设计令人满意以及由此产生的工程变更单。 另一件需要注意的事情是内存价格波动。

三、湿度敏感等级（MSL）

湿度敏感度 (MSL) 很容易被忽略。 如果OEM在设计中忽略了MSL，没有正确对待关键的MSL规范，用户可能不会考虑MSL信息，在现场使用时电路可能无法正常工作。 当实际MSL级别为3、4或5时，这种可能性更高。在这种情况下，烘烤可能无法正确完成，水分可能会通过空隙进入，从而导致工程变更单。 当涉及到 LGA 时，PCB 组装公司将不得不更换 PCB 上的这些封装。

四、可测试性设计

可测试性设计（DFT）对于PCB在生产过程中的测试和调试非常重要。 在电路板上放置元件时，需要密切注意 DFT 检测点的布局位置以及探针延伸到接触过孔、焊盘和其他测试点时的角度。

在最初设计的初期，在DFT还未被允许之前，测试成了一个大问题，ECO应运而生。 在一些极端情况下，如果ECO不能解决问题，就需要重新设计来解决问题。

五、散热、散热器及热膨胀系数

散热方式在PCB设计中很容易被忽视，但ECO往往可以通过在设计初期仔细评估散热需求来避免。

某些类型的冷却是水冷。 例如，大多数包含大量 BGA 和微处理器的大型专用计算机板用于数据密集型应用（例如动画、图像或视频处理）需要水冷。

在使用散热片时，通常将 PCB 或加热装置连接到机箱，以向周围环境散发热量。 在很多情况下，图6所示的散热器也用来帮助散热。 如果未指定正确的散热器，则可能会生成工程变更单。 必须开发和引入此工程变更单才能成功加热散热器。

PCB设计人员需要确保元件在热性能方面与热膨胀系数（CTE）相匹配，并进行了所有相关计算。 他必须确保不仅组件及其封装尺寸相互匹配，而且 PCB 材料（例如 FR4、Rogers 或 Teflon）也必须匹配，以避免产生大量热量，或在组件之间产生热膨胀系数差异 和电路板。