در فرآیند طراحی و تولید PCB، مهندسان نه تنها باید از بروز حوادث در حین ساخت PCB جلوگیری کنند، بلکه باید از خطاهای طراحی نیز جلوگیری کنند. این مقاله این مشکلات رایج PCB را خلاصه و تجزیه و تحلیل می‌کند تا بتواند کمکی به کار طراحی و تولید همه کند.

مشکل 1: اتصال کوتاه برد PCB
این مشکل یکی از عیب های رایجی است که مستقیماً باعث کار نکردن برد PCB می شود و دلایل زیادی برای این مشکل وجود دارد. در زیر یکی یکی تحلیل می کنیم.

بزرگترین علت اتصال کوتاه PCB طراحی نامناسب لحیم کاری است. در این زمان، لحیم کاری گرد را می توان به شکل بیضی تغییر داد تا فاصله بین نقاط را افزایش دهد تا از اتصال کوتاه جلوگیری شود.

طراحی نامناسب جهت قطعات PCB نیز باعث اتصال کوتاه و از کار افتادن برد می شود. به عنوان مثال، اگر پین SOIC موازی با موج قلع باشد، به راحتی می توان یک تصادف اتصال کوتاه ایجاد کرد. در این زمان، جهت قطعه را می توان به طور مناسب تغییر داد تا بر موج قلع عمود شود.

احتمال دیگری نیز وجود دارد که باعث خرابی اتصال کوتاه PCB می شود، یعنی پای خمیده خودکار پلاگین. از آنجایی که IPC تصریح می کند که طول پین کمتر از 2 میلی متر است و این نگرانی وجود دارد که وقتی زاویه پای خم شده خیلی زیاد است، قطعات سقوط کنند، ایجاد اتصال کوتاه آسان است و اتصال لحیم کاری باید بیشتر از 2 میلی متر از مدار فاصله دارد.

علاوه بر سه دلیل ذکر شده در بالا، دلایلی نیز وجود دارد که می تواند باعث خرابی اتصال کوتاه برد مدار چاپی شود، مانند سوراخ های بیش از حد زیر لایه، دمای بسیار پایین کوره قلع، لحیم کاری ضعیف برد، خرابی ماسک لحیم کاری. و آلودگی سطح صفحه و غیره از علل نسبتاً رایج خرابی هستند. مهندسان می توانند علل فوق را با وقوع عدم رفع و بررسی یک به یک مقایسه کنند.

مشکل 2: کنتاکت های تیره و دانه ای روی برد PCB ظاهر می شوند
مشکل تیره بودن یا اتصالات ریز دانه روی PCB بیشتر به دلیل آلودگی لحیم کاری و اکسیدهای بیش از حد مخلوط شده در قلع مذاب است که ساختار مفصل لحیم کاری بسیار شکننده است. مراقب باشید آن را با رنگ تیره ناشی از استفاده از لحیم با محتوای قلع کم اشتباه نگیرید.

دلیل دیگر این مشکل این است که ترکیب لحیم کاری مورد استفاده در فرآیند ساخت تغییر کرده است و میزان ناخالصی آن بسیار زیاد است. لازم است قلع خالص اضافه شود یا لحیم کاری جایگزین شود. شیشه های رنگی باعث ایجاد تغییرات فیزیکی در ایجاد فیبر مانند جدا شدن بین لایه ها می شود. اما این وضعیت به دلیل اتصالات لحیم کاری ضعیف نیست. دلیل آن این است که زیرلایه بیش از حد گرم می شود، بنابراین باید دمای پیش گرم و لحیم کاری را کاهش داد یا سرعت زیرلایه را افزایش داد.

مشکل سوم: اتصالات لحیم کاری PCB زرد طلایی می شود
در شرایط عادی، لحیم کاری روی برد PCB خاکستری نقره ای است، اما گاهی اوقات اتصالات لحیم کاری طلایی ظاهر می شود. دلیل اصلی این مشکل بالا بودن دما است. در این زمان فقط باید دمای کوره قلع را کاهش دهید.

سوال 4: تابلوی بد نیز تحت تاثیر محیط قرار می گیرد
با توجه به ساختار خود PCB، به راحتی می توان به PCB در شرایط نامساعد آسیب وارد کرد. دمای شدید یا نوسان دما، رطوبت بیش از حد، ارتعاش با شدت بالا و سایر شرایط همگی عواملی هستند که باعث کاهش عملکرد برد و یا حتی از بین رفتن آن می شوند. به عنوان مثال، تغییرات دمای محیط باعث تغییر شکل تخته می شود. بنابراین، اتصالات لحیم کاری از بین می رود، شکل تخته خم می شود و یا ممکن است آثار مس روی تخته شکسته شود.

از سوی دیگر، رطوبت موجود در هوا می تواند باعث اکسیداسیون، خوردگی و زنگ زدگی روی سطوح فلزی مانند آثار مسی، اتصالات لحیم کاری، لنت ها و سرب های اجزا شود. تجمع کثیفی، گرد و غبار یا زباله روی سطح قطعات و بردهای مدار نیز می تواند جریان هوا و خنک شدن قطعات را کاهش دهد و باعث گرم شدن بیش از حد PCB و کاهش عملکرد شود. لرزش، افتادن، ضربه یا خم شدن PCB باعث تغییر شکل آن و ظاهر شدن ترک می شود، در حالی که جریان زیاد یا اضافه ولتاژ باعث شکسته شدن PCB یا پیری سریع قطعات و مسیرها می شود.

مشکل پنجم: مدار باز مدار چاپی
هنگامی که رد پا شکسته می شود، یا زمانی که لحیم کاری فقط روی لنت و نه روی سرنخ های قطعه است، یک مدار باز می تواند رخ دهد. در این حالت هیچ چسبندگی یا اتصالی بین قطعه و PCB وجود ندارد. درست مانند اتصال کوتاه، اینها ممکن است در حین تولید یا جوشکاری و سایر عملیات نیز رخ دهند. لرزش یا کشیده شدن برد مدار، افتادن آنها یا سایر عوامل تغییر شکل مکانیکی باعث از بین رفتن آثار یا اتصالات لحیم می شود. به طور مشابه، مواد شیمیایی یا رطوبت می تواند باعث سایش قطعات لحیم کاری یا فلزی شود، که می تواند منجر به شکستگی قطعات شود.

مشکل ششم: قطعات شل یا نامناسب
در طول فرآیند جریان مجدد، ممکن است قطعات کوچکی روی لحیم مذاب شناور شوند و در نهایت از محل اتصال لحیم کاری هدف خارج شوند. دلایل احتمالی جابجایی یا شیب عبارتند از لرزش یا جهش قطعات روی برد مدار چاپی لحیم شده به دلیل پشتیبانی ناکافی از برد مدار، تنظیمات فر جریان مجدد، مشکلات خمیر لحیم کاری و خطای انسانی.

مسئله هفتم: مشکل جوشکاری
موارد زیر برخی از مشکلات ناشی از روش های ضعیف جوشکاری است:

اتصالات لحیم آشفته: لحیم قبل از انجماد به دلیل اختلالات خارجی حرکت می کند. این شبیه به اتصالات لحیم سرد است، اما دلیل آن متفاوت است. می توان آن را با گرم کردن مجدد تصحیح کرد و اطمینان حاصل کرد که اتصالات لحیم کاری هنگام خنک شدن از بیرون به هم نخورد.

جوش سرد: این وضعیت زمانی رخ می دهد که لحیم کاری به درستی ذوب نشود و در نتیجه سطوح ناهموار و اتصالات غیر قابل اطمینان ایجاد می شود. از آنجایی که لحیم کاری بیش از حد از ذوب شدن کامل جلوگیری می کند، اتصالات لحیم سرد نیز ممکن است رخ دهد. راه حل این است که اتصال را دوباره گرم کنید و لحیم اضافی را بردارید.

پل لحیم کاری: این اتفاق زمانی رخ می دهد که لحیم کاری از یکدیگر عبور می کند و به صورت فیزیکی دو سیم را به هم متصل می کند. اینها ممکن است اتصالات غیرمنتظره و اتصالات کوتاه ایجاد کنند، که ممکن است باعث سوختن قطعات یا سوختن آثار در زمانی که جریان خیلی زیاد است، شود.

پد: خیس شدن ناکافی سرب یا سرب. لحیم کاری خیلی زیاد یا کم لنت هایی که به دلیل گرمای بیش از حد یا لحیم کاری خشن بالا می روند.

مسئله هشتم: خطای انسانی
بیشتر عیوب در ساخت PCB ناشی از خطای انسانی است. در بیشتر موارد، فرآیندهای تولید نادرست، قرار دادن نادرست قطعات و مشخصات ساخت غیرحرفه ای می تواند تا 64 درصد از عیوب قابل اجتناب محصول را ایجاد کند. با توجه به دلایل زیر، احتمال ایجاد نقص با پیچیدگی مدار و تعداد فرآیندهای تولید افزایش می یابد: قطعات بسته بندی متراکم. لایه های مدار چندگانه؛ سیم کشی خوب؛ اجزای لحیم کاری سطحی؛ هواپیماهای قدرت و زمین

اگرچه هر سازنده یا مونتاژ کننده امیدوار است که برد PCB تولید شده عاری از نقص باشد، اما مشکلات زیادی در فرآیند طراحی و تولید وجود دارد که باعث مشکلات مداوم برد PCB می شود.

مشکلات و نتایج معمول شامل نکات زیر است: لحیم کاری ضعیف می تواند منجر به اتصال کوتاه، مدار باز، اتصالات لحیم سرد و غیره شود. ناهماهنگی لایه های تخته می تواند منجر به تماس ضعیف و عملکرد کلی ضعیف شود. عایق ضعیف آثار مسی می تواند منجر به آثار و آثار شود بین سیم ها قوس وجود دارد. اگر ردهای مسی خیلی محکم بین راهروها قرار گیرند، خطر اتصال کوتاه وجود دارد. ضخامت ناکافی برد مدار باعث خم شدن و شکستگی می شود.