Im Prozess des PCB-Designs und der PCB-Produktion müssen Ingenieure nicht nur Unfälle bei der PCB-Herstellung verhindern, sondern auch Designfehler vermeiden. Dieser Artikel fasst und analysiert diese häufigen PCB-Probleme und hofft, allen bei der Design- und Produktionsarbeit zu helfen.

Problem 1: Kurzschluss auf der Platine
Dieses Problem ist einer der häufigsten Fehler, die direkt dazu führen, dass die Leiterplatte nicht funktioniert, und es gibt viele Gründe für dieses Problem. Lassen Sie uns unten eine nach der anderen analysieren.

Die häufigste Ursache für einen PCB-Kurzschluss ist ein unsachgemäßes Design der Lötpads. Zu diesem Zeitpunkt kann das runde Lötpad in eine ovale Form geändert werden, um den Abstand zwischen den Punkten zu vergrößern und Kurzschlüsse zu verhindern.

Eine unsachgemäße Gestaltung der Ausrichtung der Leiterplattenteile kann ebenfalls dazu führen, dass die Leiterplatte kurzschließt und nicht mehr funktioniert. Wenn beispielsweise der Pin des SOIC parallel zur Zinnwelle verläuft, kann es leicht zu einem Kurzschlussunfall kommen. Zu diesem Zeitpunkt kann die Richtung des Teils entsprechend geändert werden, um es senkrecht zur Zinnwelle zu machen.

Es gibt eine weitere Möglichkeit, die zu einem Kurzschlussausfall der Leiterplatte führen kann, nämlich den automatischen Steckfuß. Da IPC vorschreibt, dass die Länge des Stifts weniger als 2 mm beträgt und die Gefahr besteht, dass die Teile herunterfallen, wenn der Winkel des gebogenen Beins zu groß ist, kann es leicht zu einem Kurzschluss kommen, und die Lötstelle muss mehr als 2 mm lang sein 2 mm vom Stromkreis entfernt.

Zusätzlich zu den drei oben genannten Gründen gibt es auch einige Gründe, die zu Kurzschlussausfällen der Leiterplatte führen können, wie z. B. zu große Substratlöcher, zu niedrige Zinnofentemperatur, schlechte Lötbarkeit der Leiterplatte, Versagen der Lötmaske Oberflächenverschmutzung usw. sind relativ häufige Fehlerursachen. Ingenieure können die oben genannten Ursachen mit dem Auftreten des Fehlers vergleichen, um sie einzeln zu beseitigen und zu überprüfen.

Problem 2: Auf der Leiterplatte erscheinen dunkle und körnige Kontakte
Das Problem einer dunklen Farbe oder feinkörniger Verbindungen auf der Leiterplatte ist hauptsächlich auf die Verunreinigung des Lots und die übermäßigen Oxide zurückzuführen, die in das geschmolzene Zinn eingemischt sind und die Struktur der Lötverbindung zu spröde machen. Achten Sie darauf, es nicht mit der dunklen Farbe zu verwechseln, die durch die Verwendung von Lot mit niedrigem Zinngehalt entsteht.

Ein weiterer Grund für dieses Problem liegt darin, dass sich die Zusammensetzung des im Herstellungsprozess verwendeten Lots geändert hat und der Verunreinigungsgehalt zu hoch ist. Es ist notwendig, reines Zinn hinzuzufügen oder das Lot zu ersetzen. Das gefärbte Glas verursacht physikalische Veränderungen im Faseraufbau, wie z. B. eine Trennung zwischen den Schichten. Diese Situation ist jedoch nicht auf schlechte Lötstellen zurückzuführen. Der Grund dafür ist, dass das Substrat zu stark erhitzt wird. Daher ist es erforderlich, die Vorheiz- und Löttemperatur zu reduzieren oder die Geschwindigkeit des Substrats zu erhöhen.

Problem drei: PCB-Lötstellen werden goldgelb
Unter normalen Umständen ist das Lot auf der Leiterplatte silbergrau, gelegentlich treten jedoch goldene Lötstellen auf. Der Hauptgrund für dieses Problem ist, dass die Temperatur zu hoch ist. Zu diesem Zeitpunkt müssen Sie lediglich die Temperatur des Zinnofens senken.

Frage 4: Das schlechte Board wird auch von der Umgebung beeinflusst
Aufgrund der Struktur der Leiterplatte selbst kann es leicht zu Schäden an der Leiterplatte kommen, wenn sie sich in einer ungünstigen Umgebung befindet. Extreme oder schwankende Temperaturen, übermäßige Luftfeuchtigkeit, starke Vibrationen und andere Bedingungen sind alles Faktoren, die dazu führen, dass die Leistung der Platine abnimmt oder sogar ausfällt. Beispielsweise führen Änderungen der Umgebungstemperatur zu einer Verformung der Platine. Dadurch werden die Lötstellen zerstört, die Platinenform wird verbogen oder die Kupferleiterbahnen auf der Platine können beschädigt werden.

Andererseits kann Luftfeuchtigkeit Oxidation, Korrosion und Rost auf Metalloberflächen wie freiliegenden Kupferleiterbahnen, Lötstellen, Pads und Bauteilanschlüssen verursachen. Auch die Ansammlung von Schmutz, Staub oder Ablagerungen auf der Oberfläche von Komponenten und Leiterplatten kann den Luftstrom und die Kühlung der Komponenten beeinträchtigen und zu einer Überhitzung der Leiterplatte und Leistungseinbußen führen. Vibrationen, Stürze, Stöße oder Biegen der Leiterplatte führen zu einer Verformung der Leiterplatte und zur Entstehung von Rissen, während hohe Ströme oder Überspannungen zum Ausfall der Leiterplatte oder zu einer schnellen Alterung der Komponenten und Pfade führen.

Problem fünf: Offener Schaltkreis auf der Platine
Wenn die Leiterbahn unterbrochen ist oder wenn sich das Lot nur auf dem Pad und nicht auf den Bauteilanschlüssen befindet, kann es zu einem offenen Stromkreis kommen. In diesem Fall besteht keine Haftung oder Verbindung zwischen dem Bauteil und der Leiterplatte. Ebenso wie Kurzschlüsse können diese auch bei der Produktion oder beim Schweißen und anderen Vorgängen auftreten. Durch Erschütterungen oder Dehnungen der Leiterplatte, durch Herunterfallen oder andere mechanische Verformungen werden die Leiterbahnen oder Lötstellen zerstört. Ebenso können Chemikalien oder Feuchtigkeit dazu führen, dass sich Lot- oder Metallteile abnutzen, was zum Bruch der Komponentenleitungen führen kann.

Problem sechs: Lose oder falsch platzierte Komponenten
Während des Reflow-Prozesses können kleine Teile auf dem geschmolzenen Lot schwimmen und schließlich die Ziellötstelle verlassen. Mögliche Gründe für die Verschiebung oder Neigung sind Vibrationen oder Sprünge der Komponenten auf der gelöteten Leiterplatte aufgrund unzureichender Leiterplattenunterstützung, Einstellungen des Reflow-Ofens, Probleme mit der Lotpaste und menschliches Versagen.

Problem sieben: Schweißproblem
Im Folgenden sind einige der Probleme aufgeführt, die durch schlechte Schweißpraktiken verursacht werden:

Gestörte Lötstellen: Das Lot bewegt sich aufgrund äußerer Störungen, bevor es erstarrt. Dies ähnelt kalten Lötstellen, der Grund ist jedoch ein anderer. Dies kann durch erneutes Erhitzen behoben werden und sorgt dafür, dass die Lötstellen beim Abkühlen nicht von außen gestört werden.

Kaltschweißen: Diese Situation tritt auf, wenn das Lot nicht richtig geschmolzen werden kann, was zu rauen Oberflächen und unzuverlässigen Verbindungen führt. Da zu viel Lot ein vollständiges Aufschmelzen verhindert, kann es auch zu kalten Lötstellen kommen. Die Abhilfe besteht darin, die Verbindung erneut zu erwärmen und das überschüssige Lot zu entfernen.

Lötbrücke: Dies geschieht, wenn Lötmittel zwei Leitungen kreuzt und physisch miteinander verbindet. Dadurch können unerwartete Verbindungen und Kurzschlüsse entstehen, die bei zu hohem Strom zum Durchbrennen der Komponenten oder zum Durchbrennen der Leiterbahnen führen können.

Pad: unzureichende Benetzung der Mine oder Mine. Zu viel oder zu wenig Lot. Pads, die aufgrund von Überhitzung oder grobem Löten angehoben sind.

Problem acht: Menschliches Versagen
Die meisten Fehler bei der Leiterplattenherstellung werden durch menschliches Versagen verursacht. In den meisten Fällen können fehlerhafte Produktionsprozesse, falsche Platzierung von Bauteilen und unprofessionelle Fertigungsvorgaben bis zu 64 % der vermeidbaren Produktfehler verursachen. Aus folgenden Gründen steigt die Möglichkeit, Fehler zu verursachen, mit der Komplexität der Schaltung und der Anzahl der Produktionsprozesse: dicht gepackte Komponenten; mehrere Schaltungsschichten; feine Verkabelung; Oberflächenlötkomponenten; Strom- und Bodenebenen.

Obwohl jeder Hersteller oder Monteur hofft, dass die hergestellte Leiterplatte frei von Mängeln ist, gibt es so viele Design- und Produktionsprozessprobleme, die zu ständigen Leiterplattenproblemen führen.

Zu den typischen Problemen und Ergebnissen gehören die folgenden Punkte: Schlechtes Löten kann zu Kurzschlüssen, Unterbrechungen, kalten Lötstellen usw. führen; Eine Fehlausrichtung der Platinenschichten kann zu schlechtem Kontakt und schlechter Gesamtleistung führen; Eine schlechte Isolierung von Kupferleitern kann zu Leiterbahnen und Leiterbahnen führen. Zwischen den Drähten entsteht ein Lichtbogen. Wenn die Kupferleiterbahnen zu eng zwischen den Durchkontaktierungen platziert werden, besteht die Gefahr eines Kurzschlusses. Eine unzureichende Dicke der Leiterplatte führt zu Verbiegungen und Brüchen.