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1.1　“可靠性”一词的来源1

1.1.1　起源1

1.1.2　开始进入工业界1

第1章　可靠性概述1

1.2　可靠性的发展2

1.3　可靠性的定义3

1.3.1 可靠性定义的说明3

1.4　可靠性的重要性5

1.5.1 可靠度6

1.5.2　平均故障间隔时间6

1.5　可靠性指标6

1.5.3　失效密度7

1.6　可靠性设计8

1.6.1　可靠性分析8

1.6.1.1　串联系统8

1.6.1.2　并联系统9

1.6.2　可靠性预计10

1.6.3　可靠性试验11

1.6.3.1　环境测试11

1.6.3.2　EMC测试12

1.6.3.3　外观测试12

1.6.3.5　软件测试13

1.7　提高设备可靠性的技术措施13

1.6.3.4　寿命测试13

1.8　印制电路板的可靠性设计15

第2章　PCB设计16

2.1　PCB的几个基本概念16

2.2　印制电路板设计步骤19

2.2.1 电路原理图的设计19

2.2.2　网络表的生成20

2.2.3　印制电路板的设计20

2.3　原理图设计23

2.3.1　开启设计环境23

2.3.2　设置原理图环境27

2.3.3　加载元器件库27

2.3.4.1　元器件选取放置29

2.3.4　元器件放置29

2.3.4.2　元器件属性设置30

2.3.4.3　电源和地线连接32

2.3.5　电气连接33

2.3.5.1　放置导线33

2.3.5.2　放置接点34

2.3.5.3　绘制总线34

2.3.6　ERC检查35

2.3.7　文件整理保存、打印输出36

2.4　PCB设计37

2.4.1　印制板的层数添加37

2.4.2　绘制自定义封装库42

2.4.4　布局44

2.4.3　导入网络表44

2.4.5　布线47

2.4.5.1　设置布线规则47

2.4.5.2　布线52

2.4.5.3　修改布线55

2.4.6　DRC检查56

2.4.7　整理文档、制板56

第3章　PCB可靠性布局59

3.1　规划PCB板的基本结构59

3.2　元器件的合理布局60

3.2.1　布局原则60

3.2.2　元器件的布局61

3.2.2.1　元器件放置62

3.3　布局的检查64

3.4　BGA布局布线65

3.4.1　BGA封装65

3.4.2　BGA布局布线注意事项66

3.4.3　BGA焊接68

3.4.3.1　BGA器件焊接点检测中存在的问题68

3.4.3.2　BGA器件检测方式的探索69

第4章　PCB板叠层和阻抗设计71

4.1　电路板的层叠71

4.2　特性阻抗73

4.2.1　特征阻抗73

4.2.2　特性阻抗的计算73

4.2.3　阻抗控制和阻抗控制74

4.3　标准阻抗叠层设计模板75

4.3.1　标准阻抗模板的说明75

4.3.2　模标准阻抗板类型76

第5章　高速信号布线的可靠性92

5.1　高速信号的传输线效应92

5.1.1 高速信号的确定92

5.1.2　传输线效应93

5.1.2.1　传输线的定义93

5.1.2.2　传输线效应94

5.1.3　传输线高频特性分析97

5.1.4　避免传输线效应的方法98

5.1.4.3　合理规划走线的拓扑结构99

5.1.4.2　合理叠层和特性阻抗99

5.1.4.1　控制关键信号线的走线长度99

5.1.4.4　抑止电磁干扰的方法100

5.1.4.5　其他可采用技术100

5.2　高速信号布线技巧100

5.3　蛇形走线103

5.4　高速时钟信号布线104

5.5　过孔106

5.5.1　过孔的分类106

5.5.2　过孔的分布参数107

5.5.2.1　过孔的寄生电容107

5.5.2.2　过孔的寄生电感108

5.5.3　过孔模型的高频特性分析108

5.5.4　过孔和树桩对单端阻抗的影响110

5.5.5 高速PCB中的过孔设计112

5.6　布局布线技术的发展方向113

第6章　电源的可靠性设计116

6.1　电源的可靠性设计116

6.1.1　确定电源种类116

6.1.2　估算电流，确定电源线宽117

6.2　地线的可靠性设计117

6.2.1　地的分类117

6.2.2　接地方式119

6.2.2.1　单点接地119

6.2.2.2　多点接地120

6.2.3　接地电阻121

6.2.3.1　对接地电阻的要求121

6.2.2.3　混合接地121

6.2.2.4　悬浮接地121

6.2.3.2　降低接地电阻的方法122

6.3　去耦电容配置123

6.3.1　去耦电容的分类123

6.3.2　去耦电容的大小123

6.3.3　合理布置去耦电容124

6.3.3.1　电容的等效模型124

6.3.3.2　电容引线的作用124

6.3.3.3　温度对电容的影响125

6.3.3.4　电压对电容的影响126

6.3.4　合理的布置去耦电容127

6.4　跨分割问题128

6.4.1　跨分割问题128

6.4.2　跨分割走线的危害130

6.4.3　避免跨分割的办法132

6.5　隔离技术132

6.5.1　信号隔离133

6.5.2　隔离信号布局布线134

第7章　PCB热设计136

7.1　散热的基本知识136

7.1.1　热传递136

7.1.2　导热片138

7.1.3　热管139

7.2　热设计140

7.2.1　散热141

7.2.1.1　散热解决方案141

7.2.1.2　风扇散热141

7.2.2　热设计的一般准则144

7.2.3　热设计的检验145

7.2.3.1　热电偶145

7.2.3.2　温升测试146

7.3　PCB热设计146

第8章　环境因素影响149

8.1　环境剖面149

8.1.1　产品运输环境149

8.1.3　环境因素与失效的关系150

8.1.2　产品存储环境150

8.2.1　环境应力筛选定义154

8.2　环境应力筛选试验154

8.2.2　环境应力筛选分类155

8.2.3　项目与应力的确定157

8.2.4　高效应力筛选157

8.2.5　注意事项159

第9章　温湿度设计160

9.1　温度和湿度基本知识160

9.1.1　温度160

9.1.2　湿度160

9.2　温湿度测试162

9.2.1　温湿度试验162

9.2.2.2　温湿度循环164

9.2.2　温湿度测试和失效164

9.2.2.1　高温高湿操作164

9.2.2.3　高温储存165

9.2.2.4　低温操作165

9.2.2.5　热冲击166

9.2.2.6　湿度166

9.2.2.7　老化测试168

9.3　具体案例分析168

9.3.1　电阻失效168

9.3.2　电路板焊锡破裂169

9.3.3　PCB板非正常关机170

9.3.5　PCB板漏电流增大171

9.3.4　PCB板工作不正常171

9.3.6　PIN脚焊锡断裂173

9.3.7　PCB低温下不能开机工作174

9.3.8　PCB高温后不能开机工作176

第10章　振动与冲击177

10.1　振动与冲击简介177

10.2　振动与冲击的影响177

10.3　振动与冲击的预防178

10.3.1　抗振设计179

10.3.2　振动与冲击试验179

11.1 EMI和EMC181

11.1.1 电磁干扰181

第11章　PCB的EMC设计181

11.1.2　电磁兼容182

11.1.3　电磁兼容标准183

11.1.4　电磁污染和危害184

11.1.4.1　电磁污染184

11.1.4.2　电磁干扰的危害184

11.2　EMC设计186

11.2.1　EMC设计金字塔186

11.2.2　电磁屏蔽187

11.2.3　滤波187

11.2.4　电源、接地技术188

11.3　PCB的EMC设计188