U procesu projektovanja i proizvodnje PCB-a, inženjeri ne samo da moraju da spreče nesreće tokom proizvodnje PCB-a, već i da izbegnu greške u dizajnu. Ovaj članak sažima i analizira ove uobičajene probleme sa PCB-om, nadajući se da će donijeti neku pomoć svačijem radu na dizajnu i proizvodnji.

Problem 1: kratki spoj na PCB ploči
Ovaj problem je jedan od uobičajenih kvarova koji će direktno uzrokovati da PCB ploča ne radi, a postoji mnogo razloga za ovaj problem. Analizirajmo jednu po jednu u nastavku.

Najveći uzrok kratkog spoja PCB-a je nepravilan dizajn jastučića za lemljenje. U ovom trenutku, okrugli jastučić za lemljenje može se promijeniti u ovalni oblik kako bi se povećala udaljenost između tačaka kako bi se spriječili kratki spojevi.

Neodgovarajući dizajn smjera dijelova PCB-a također će uzrokovati kratki spoj i nefunkcionisanje ploče. Na primjer, ako je pin SOIC-a paralelan s limenim valom, lako je izazvati nesreću kratkog spoja. U ovom trenutku, smjer dijela se može na odgovarajući način izmijeniti kako bi bio okomit na limeni val.

Postoji još jedna mogućnost koja će uzrokovati kratak spoj na PCB-u, odnosno, automatska utičnica savijena stopa. Kako IPC propisuje da je dužina igle manja od 2 mm i postoji bojazan da će dijelovi pasti kada je ugao savijene noge prevelik, lako je izazvati kratki spoj, a lemni spoj mora biti veći od 2 mm udaljen od strujnog kola.

Pored tri gore navedena razloga, postoje i neki razlozi koji mogu uzrokovati kvarove na štampanoj ploči od kratkog spoja, kao što su prevelike rupe u podlozi, preniska temperatura peći za kalaj, loša lemljivost ploče, kvar maske za lemljenje , i površinsko zagađenje ploča, itd., relativno su česti uzroci kvarova. Inženjeri mogu uporediti gore navedene uzroke sa pojavom kvara da se otklone i provjere jedan po jedan.

Problem 2: Tamni i zrnasti kontakti se pojavljuju na PCB ploči
Problem tamne boje ili sitnozrnatih spojeva na PCB-u uglavnom je posljedica kontaminacije lema i viška oksida pomiješanih u rastopljenom kalaju, koji čine da je struktura lemnog spoja previše krhka. Pazite da ga ne pomiješate s tamnom bojom uzrokovanom upotrebom lema s malim sadržajem kalaja.

Drugi razlog za ovaj problem je taj što je promijenjen sastav lema koji se koristi u procesu proizvodnje, a sadržaj nečistoća je previsok. Potrebno je dodati čisti kalaj ili zamijeniti lem. Vitraž uzrokuje fizičke promjene u nakupljanju vlakana, kao što je razdvajanje između slojeva. Ali ova situacija nije zbog loših lemnih spojeva. Razlog je što je podloga previsoko zagrijana, pa je potrebno smanjiti temperaturu predgrijavanja i lemljenja ili povećati brzinu podloge.

Treći problem: PCB lemni spojevi postaju zlatno žuti
U normalnim okolnostima, lem na PCB ploči je srebrno siv, ali se povremeno pojavljuju zlatni spojevi za lemljenje. Glavni razlog za ovaj problem je previsoka temperatura. U ovom trenutku trebate samo sniziti temperaturu limene peći.

Pitanje 4: Na lošu ploču utiče i okolina
Zbog strukture samog PCB-a, lako je oštetiti PCB kada se nalazi u nepovoljnom okruženju. Ekstremne temperature ili fluktuirajuća temperatura, prekomjerna vlažnost, vibracije visokog intenziteta i drugi uvjeti su sve faktori koji uzrokuju smanjenje performansi ploče ili čak ukidanje. Na primjer, promjene temperature okoline će uzrokovati deformaciju ploče. Zbog toga će spojevi za lemljenje biti uništeni, oblik ploče će biti savijen ili će se bakreni tragovi na ploči slomiti.

S druge strane, vlaga u zraku može uzrokovati oksidaciju, koroziju i rđu na metalnim površinama, kao što su vidljivi tragovi bakra, lemni spojevi, jastučići i provodnici komponenti. Akumulacija prljavštine, prašine ili krhotina na površini komponenti i ploča može također smanjiti protok zraka i hlađenje komponenti, uzrokujući pregrijavanje PCB-a i degradaciju performansi. Vibracije, ispuštanje, udaranje ili savijanje PCB-a će ga deformirati i uzrokovati pojavu pukotina, dok će velika struja ili prenapon uzrokovati kvar PCB-a ili uzrokovati brzo starenje komponenti i puteva.

Problem peti: PCB otvoren krug
Kada je trag prekinut, ili kada je lem samo na pločici, a ne na komponentnim vodovima, može doći do prekida kola. U ovom slučaju nema prianjanja ili veze između komponente i PCB-a. Kao i kratki spojevi, oni se također mogu pojaviti tijekom proizvodnje ili zavarivanja i drugih operacija. Vibracije ili istezanje ploče, njihovo ispuštanje ili drugi faktori mehaničke deformacije uništit će tragove ili lemne spojeve. Slično, hemikalije ili vlaga mogu uzrokovati trošenje lemnih ili metalnih dijelova, što može uzrokovati lom izvoda komponenti.

Šesti problem: labave ili zagubljene komponente
Tokom procesa ponovnog spajanja, mali dijelovi mogu plutati na rastopljenom lemu i na kraju napustiti ciljni lemni spoj. Mogući razlozi za pomicanje ili naginjanje uključuju vibracije ili poskakivanje komponenti na zalemljenoj PCB ploči zbog nedovoljne potpore za štampanu ploču, podešavanja pećnice za reflow, probleme sa pastom za lemljenje i ljudske greške.

Problem sedam: problem sa zavarivanjem
Slijede neki od problema uzrokovanih lošom praksom zavarivanja:

Poremećeni lemni spojevi: Lem se pomera prije stvrdnjavanja zbog vanjskih smetnji. Ovo je slično hladnim lemnim spojevima, ali razlog je drugačiji. Može se ispraviti ponovnim zagrijavanjem i osigurati da spojevi za lemljenje ne budu ometani spolja kada se ohlade.

Hladno zavarivanje: Ova situacija se događa kada se lem ne može pravilno rastopiti, što rezultira grubim površinama i nepouzdanim spojevima. Budući da prekomjerno lemljenje sprječava potpuno otapanje, mogu se pojaviti i hladni lemni spojevi. Lijek je ponovno zagrijavanje spoja i uklanjanje viška lema.

Lemni most: Ovo se dešava kada se lem ukršta i fizički povezuje dva kabla zajedno. Oni mogu stvoriti neočekivane veze i kratke spojeve, što može uzrokovati da komponente pregore ili izgore tragove kada je struja previsoka.

Podloga: nedovoljno vlaženje elektrode ili elektrode. Previše ili premalo lema. Jastučići koji su podignuti zbog pregrijavanja ili grubog lemljenja.

Osmi problem: ljudska greška
Većina nedostataka u proizvodnji PCB-a uzrokovana je ljudskom greškom. U većini slučajeva, pogrešni proizvodni procesi, nepravilno postavljanje komponenti i neprofesionalne proizvodne specifikacije mogu uzrokovati do 64% defekata proizvoda koji se mogu izbjeći. Iz sljedećih razloga, mogućnost nastanka kvarova raste sa složenošću kola i brojem proizvodnih procesa: gusto upakovane komponente; više slojeva kola; fino ožičenje; komponente za površinsko lemljenje; snage i zemaljske ravni.

Iako se svaki proizvođač ili montažer nada da je proizvedena PCB ploča bez grešaka, ali postoji toliko mnogo problema u dizajnu i proizvodnom procesu koji uzrokuju kontinuirane probleme PCB ploče.

Tipični problemi i rezultati uključuju sljedeće točke: loše lemljenje može dovesti do kratkih spojeva, otvorenih strujnih krugova, hladnih lemnih spojeva itd.; neusklađenost slojeva ploče može dovesti do lošeg kontakta i loših ukupnih performansi; loša izolacija bakrenih tragova može dovesti do tragova i tragova Postoji luk između žica; ako su bakreni tragovi postavljeni previše čvrsto između vias, postoji opasnost od kratkog spoja; nedovoljna debljina ploče će uzrokovati savijanje i lom.