Zwiększanie bezpieczeństwa: strategie poprawy jakości PCB dla zróżnicowanych produktów oświetlenia awaryjnego

W oparciu o kluczowe punkty procesów produkcji PCB, dla produktów takich jak światła awaryjne i znaki ewakuacyjne, które wymagają wysokiego poziomu niezawodność, bezpieczeństwo i trwałość możemy zaproponować następujące szczegółowe zalecenia dotyczące poprawy jakości produktu.

Podstawowym wymogiem stawianym tym produktom jest to, że w sytuacjach awaryjnych (takich jak pożar lub awaria zasilania) muszą one działać prawidłowo przez 100% czasu i działać stabilnie, wytrzymując jednocześnie trudne warunki środowiskowe.

Ulepszenia konstrukcyjne zapewniające wysoką niezawodność i bezpieczeństwo

Połączenie DFM i DFR (projekt niezawodności).

Zalecenie: Oprócz standardowych kontroli wykonalności w ramach analizy DFM, należy uwzględnić dedykowaną ocenę niezawodności.
Konkretne środki:
Zwiększ szerokość i odstępy ścieżki miedzianej: W przypadku sekcji zarządzania energią odpowiedzialnej za ładowanie akumulatora oraz sekcji sterownika LED należy odpowiednio poszerzyć ścieżki zasilania i masy, aby ograniczyć wzrost temperatury pod wpływem dużego prądu, zwiększając w ten sposób długoterminową niezawodność.
Ulepsz projekt termiczny: Podczas projektowania płytek PCB użyj oprogramowania do symulacji termicznej, aby przeanalizować rozkład elementów wytwarzających ciepło, takich jak MCU i tranzystory MOSFET mocy. Zaleca się zaprojektowanie szeregu przelotek termicznych pod elementami wytwarzającymi ciepło w celu przenoszenia ciepła do tylnej warstwy miedzi. W przypadku produktów o dużej mocy zaleca się stosowanie podłoży metalowych (np. aluminium), aby znacząco poprawić odprowadzanie ciepła i wydłużyć żywotność źródeł i podzespołów LED.
Dodaj obwody ochronne: Zarezerwuj lub zintegruj pozycje na płytce drukowanej dla diod tłumiących napięcie przejściowe (TVS), warystorów i innych elementów ochronnych w celu zwiększenia odporności produktu na wahania i przepięcia w sieci.

Udoskonalenia w zakresie doboru materiałów

Stosowanie płyt o wysokiej Tg (temperaturze zeszklenia).

Zalecenie: Nakaz stosowania płyt FR-4 o Tg ≥ 170°C lub materiałów o wyższych parametrach.
Racjonalne uzasadnienie: Światła awaryjne i wskaźniki mogą być instalowane na sufitach lub w korytarzach, gdzie temperatura otoczenia jest stosunkowo wysoka. Płyty o wysokiej Tg utrzymują wytrzymałość mechaniczną i stabilność w podwyższonych temperaturach, skutecznie zapobiegając zmiękczeniu, rozwarstwianiu lub wypaczeniu podczas długotrwałego użytkowania lub w przypadku przegrzania (np. podczas pożaru na wczesnym etapie).

Wybór trwalszych wykończeń powierzchni

Zalecenie: Preferuj ENIG (bezprądowe złoto niklowe) lub twarde złocenie do ładowania styków lub przycisków.
Racjonalne uzasadnienie:
ENIG: Zapewnia płaską powierzchnię odpowiednią do długotrwałego przechowywania akumulatorów, zapobiegając defektom lutowania w wyniku utleniania powierzchni i wytrzymując wielokrotne cykle rozpływu bezołowiowego; jest bardziej odporny na zużycie niż wykończenia OSP lub cyny.
Twarde złocenie: W przypadku zewnętrznych przycisków testowych lub styków ładujących obróbka twardym złotem wytrzymuje dziesiątki tysięcy operacji mechanicznych, zapewniając niezawodny kontakt.

Zastosowanie grubych miedzianych płytek PCB

Zalecenie: Rozważ użycie miedzi o grubości 1 uncji (35 μm) lub większej w sekcjach obwodów mocy.
Racjonalne uzasadnienie: Grubsza miedź zwiększa obciążalność prądową, zmniejsza rezystancję i wytwarzanie ciepła oraz zapewnia stabilną pracę w długotrwałych warunkach awaryjnych.

Ulepszenia kontroli procesu produkcyjnego

Ścisłe wdrożenie wysokiej jakości metalizacji otworów

Zalecenie: Promuj poziome galwanizację i uważnie monitoruj grubość miedzi w ścianach otworów.
Racjonalne uzasadnienie: Niezawodność otworów przelotowych bezpośrednio wpływa na łączność międzywarstwową. Zapewnienie jednolitej i zgodnej grubości miedzi w ściance otworu (np. ≥ 25 μm) zapobiega pęknięciom spowodowanym nadmiernym prądem lub rozszerzalnością/kurczeniem cieplnym, co mogłoby prowadzić do awarii systemu. Ma to kluczowe znaczenie w systemach bezpieczeństwa życia.

Wzmocnij proces maski lutowniczej

Zalecenie: Użyj niezawodnego, odpornego na żółknięcie tuszu do maski lutowniczej o wysokiej izolacji i zapewnij jednakową grubość pokrywającą wszystkie ślady.
Racjonalne uzasadnienie:
Wysoka izolacja: Zapobiega śledzeniu lub zwarciom w wilgotnym lub zakurzonym środowisku.
Odporność na żółknięcie: Utrzymuje jasność i wygląd panelu w miarę upływu czasu, unikając zmniejszonej przepuszczalności światła na skutek ekspozycji na promieniowanie UV lub starzenia.
Dobra przyczepność: Zapobiega łuszczeniu się maski lutowniczej pod wpływem zmian temperatury, co mogłoby spowodować odsłonięcie śladów.

Wprowadź bardziej rygorystyczne testy wypalania

Zalecenie: Po zmontowaniu PCB należy przeprowadzić testy wypalania w cyklu wysokiej/niskiej temperatury oraz długoterminowe testy działania przy pełnym obciążeniu.
Konkretne środki: Umieść produkt w cyklach wysokiej (np. 60°C) i niskiej (np. -10°C) temperatury, symulując scenariusze awarii zasilania i oświetlenia awaryjnego, aby wstępnie wykryć awarie komponentów i wady lutowania na wczesnym etapie.

Ulepszenia kontroli jakości

100% testów elektrycznych i funkcjonalnych

Zalecenie: Nie tylko płytki PCB powinny zostać poddane 100% testom za pomocą latającej sondy, ale gotowe produkty muszą również zostać poddane 100% weryfikacji funkcjonalnej.
Testowanie treści: Symuluj awarię głównego zasilania, aby przetestować czas przełączania awaryjnego, czas świecenia, zgodność jasności i działanie alarmu (jeśli ma to zastosowanie).

Włącz kontrolę rentgenowską (AXI)

Zalecenie: Wykonaj pobieranie próbek AXI lub pełną kontrolę kluczowych komponentów (np. MCU z pakietem BGA, chipy mocy QFN).
Racjonalne uzasadnienie: Podzespoły te mają pod spodem kołki, których nie można sprawdzić wizualnie ani za pomocą AOI pod kątem wad lutowniczych, takich jak zimne złącza, mostki lub puste przestrzenie. AXI umożliwia wewnętrzną kontrolę połączeń lutowanych, zapewniając niezawodność.

Nacisk na poprawę jakości PCB w przypadku świateł awaryjnych/znaków wyjścia

Poprzez ukierunkowane wzmocnienie i ulepszenie każdego z wyżej wymienionych ogniw można znacznie poprawić podstawową jakość produktów oświetlenia awaryjnego i znaków ewakuacyjnych, zapewniając, że będą one mogły niezawodnie spełniać swoją misję polegającą na prowadzeniu „kanału życiowego” w krytycznych momentach.