Verbesserung der Sicherheit: Strategien zur Verbesserung der PCB-Qualität für differenzierte Notbeleuchtungsprodukte

Basierend auf den Kernpunkten der PCB-Herstellungsprozesse für Produkte wie Notlichter und Rettungszeichen, die ein hohes Maß an Anforderungen stellen Zuverlässigkeit, Sicherheit und Langlebigkeit können wir die folgenden spezifischen Empfehlungen zur Verbesserung der Produktqualität vorschlagen.

Die Kernanforderung an diese Produkte besteht darin, dass sie in Notfallsituationen (z. B. Brand oder Stromausfall) zu 100 % ordnungsgemäß funktionieren und stabil funktionieren und gleichzeitig rauen Umgebungsbedingungen standhalten.

Designverbesserungen für hohe Zuverlässigkeit und Sicherheit

DFM und DFR (Reliability Design) kombiniert

Empfehlung: Zusätzlich zu den standardmäßigen Herstellbarkeitsprüfungen innerhalb der DFM-Analyse sollten Sie auch eine spezielle Zuverlässigkeitsbewertung einbeziehen.
Spezifische Maßnahmen:
Erhöhen Sie die Breite und den Abstand der Kupferleiterbahnen: Für den Energieverwaltungsabschnitt, der für das Laden der Batterie verantwortlich ist, und für den LED-Treiberabschnitt müssen die Strom- und Erdungsleiterbahnen entsprechend verbreitert werden, um den Temperaturanstieg bei hohem Strom zu reduzieren und so die langfristige Zuverlässigkeit zu verbessern.
Verbessern Sie das thermische Design: Verwenden Sie während des PCB-Designs thermische Simulationssoftware, um die Verteilung wärmeerzeugender Komponenten wie MCU und Leistungs-MOSFETs zu analysieren. Es wird empfohlen, unter wärmeerzeugenden Komponenten Anordnungen thermischer Durchkontaktierungen zu entwerfen, um die Wärme auf die hintere Kupferschicht zu übertragen. Bei Hochleistungsprodukten empfiehlt sich die Verwendung von Metallsubstraten (z. B. Aluminium), um die Wärmeableitung deutlich zu verbessern und die Lebensdauer von LED-Quellen und -Komponenten zu verlängern.
Schutzschaltungen hinzufügen: Reservieren oder integrieren Sie Positionen auf der Leiterplatte für Transientenspannungs-Unterdrückungsdioden (TVS), Varistoren und andere Schutzelemente, um die Widerstandsfähigkeit des Produkts gegenüber Netzschwankungen und Überspannungen zu erhöhen.

Verbesserungen bei der Materialauswahl

Verwendung von Platinen mit hoher Tg (Glasübergangstemperatur).

Empfehlung: Schreiben Sie die Verwendung von FR-4-Platten mit Tg ≥ 170 °C oder höherleistungsfähigen Materialien vor.
Begründung: Notbeleuchtung und Indikatoren können an Decken oder in Fluren installiert werden, wo die Umgebungstemperatur relativ hoch ist. Platten mit hohem Tg-Wert behalten ihre mechanische Festigkeit und Stabilität bei erhöhten Temperaturen bei und verhindern wirksam ein Erweichen, eine Delaminierung oder ein Verziehen bei längerem Gebrauch oder bei Überhitzung (z. B. bei Bränden im Frühstadium).

Auswahl haltbarerer Oberflächenveredelungen

Empfehlung: Bevorzugen Sie ENIG (Electroless Nickel Immersion Gold) oder eine Hartvergoldung für Ladekontakte oder -tasten.
Begründung:
ENIG: Bietet eine ebene Oberfläche, die für die Langzeitlagerung von Batterien geeignet ist, Lötfehler aufgrund von Oberflächenoxidation verhindert und mehreren bleifreien Reflow-Zyklen standhält; es ist verschleißfester als OSP- oder Zinnoberflächen.
Hartvergoldung: Bei externen Testtasten oder Ladekontakten hält die Hartgoldbehandlung Zehntausenden mechanischen Betätigungen stand und sorgt so für einen zuverlässigen Kontakt.

Verwendung von Dickkupfer-Leiterplatten

Empfehlung: Erwägen Sie die Verwendung von Kupfer mit einer Dicke von 1 oz (35 μm) oder mehr für Stromkreisabschnitte.
Begründung: Dickeres Kupfer erhöht die Strombelastbarkeit, verringert den Widerstand und die Wärmeentwicklung und gewährleistet einen stabilen Betrieb unter längeren Notfallbedingungen.

Verbesserungen der Produktionsprozesssteuerung

Strikte Umsetzung einer hochstandardisierten Lochmetallisierung

Empfehlung: Fördern Sie die horizontale Galvanisierung und überwachen Sie die Kupferdicke der Lochwände genau.
Begründung: Die Zuverlässigkeit von Durchgangslöchern wirkt sich direkt auf die Konnektivität zwischen den Schichten aus. Durch die Sicherstellung einer gleichmäßigen und nachgiebigen Kupferdicke der Lochwand (z. B. ≥ 25 μm) wird ein Bruch durch übermäßigen Strom oder thermische Ausdehnung/Kontraktion verhindert, der zu einem Systemausfall führen könnte. Dies ist in Lebenssicherheitssystemen von entscheidender Bedeutung.

Verstärken Sie den Lötmaskenprozess

Empfehlung: Verwenden Sie hochzuverlässige, hochisolierende und vergilbungsbeständige Lötstopplacktinte und achten Sie auf eine gleichmäßige Dicke, die alle Leiterbahnen abdeckt.
Begründung:
Hohe Isolierung: Verhindert Kriechstrombildung oder Kurzschlüsse in feuchter oder staubiger Umgebung.
Vergilbungsbeständigkeit: Behält die Helligkeit und das Aussehen des Panels im Laufe der Zeit bei und vermeidet eine verminderte Lichtdurchlässigkeit aufgrund von UV-Einstrahlung oder Alterung.
Gute Haftung: Verhindert das Ablösen der Lötstoppmaske bei Temperaturschwankungen, wodurch Lötspuren freigelegt werden könnten.

Implementieren Sie strengere Burn-in-Tests

Empfehlung: Führen Sie nach der Leiterplattenmontage Einbrenntests bei hohen/niedrigen Temperaturen und Langzeitbetriebstests unter Volllast durch.
Spezifische Maßnahmen: Setzen Sie das Produkt hohen (z. B. 60 °C) und niedrigen (z. B. -10 °C) Temperaturzyklen aus und simulieren Sie Stromausfall- und Notbeleuchtungsszenarien, um frühzeitige Komponentenausfälle und Lötfehler vorzubeugen.

Verbesserungen bei der Qualitätsprüfung

100 % elektrische und funktionale Prüfung

Empfehlung: Nicht nur Leiterplatten sollten einem 100-prozentigen Flying-Probe-Test unterzogen werden, sondern auch fertige Produkte müssen einer 100-prozentigen Funktionsprüfung unterzogen werden.
Testinhalte: Simulieren Sie einen Hauptstromausfall, um Notschaltzeit, Beleuchtungsdauer, Helligkeitskonformität und Alarmfunktionalität (falls zutreffend) zu testen.

Integrieren Sie die Röntgeninspektion (AXI)

Empfehlung: Führen Sie eine AXI-Probenahme oder eine vollständige Inspektion wichtiger Komponenten durch (z. B. MCU im BGA-Gehäuse, QFN-Leistungschips).
Begründung: Diese Komponenten verfügen über Stifte an der Unterseite, die weder visuell noch per AOI auf Lötfehler wie Kaltverbindungen, Brückenbildung oder Hohlräume überprüft werden können. AXI ermöglicht die interne Inspektion von Lötverbindungen und gewährleistet so die Zuverlässigkeit.

Schwerpunkt auf Verbesserung der PCB-Qualität für Notbeleuchtung/Rettungsschilder

Durch die gezielte Stärkung und Verbesserung jedes der oben genannten Zusammenhänge kann die Kernqualität von Notleuchten und Rettungszeichenprodukten erheblich verbessert werden, sodass sie ihre Aufgabe, den „Lebenskanal“ in kritischen Momenten zu leiten, zuverlässig erfüllen können.