PCB の設計と生産のプロセスでは、エンジニアは PCB 製造中の事故を防ぐだけでなく、設計ミスを避ける必要もあります。この記事では、これらの一般的な PCB 問題を要約および分析し、皆様の設計および製造作業に何らかの助けとなることを願っています。
問題 1: PCB ボードのショート
この問題は、PCB ボードが動作しなくなる直接的な原因となる一般的な障害の 1 つであり、この問題には多くの理由があります。以下で一つずつ分析してみましょう。
PCB ショートの最大の原因は、不適切なはんだパッド設計です。このとき、丸い半田パッドを楕円形に変えることで点間の距離を広げ、短絡を防ぐことができます。
PCB 部品の方向の設計が不適切であると、基板がショートして動作しなくなる可能性もあります。例えば、SOICのピンが錫波と平行になっていると、ショート事故が発生しやすくなります。このとき、部品の方向を錫の波に対して垂直になるように適切に変更できます。
プリント基板の短絡故障を引き起こすもう 1 つの可能性、つまり自動プラグイン足曲がりが発生する可能性があります。 IPCではピンの長さは2mm以下と規定されており、脚の曲げ角度が大きすぎると部品の落下が懸念されるため、ショートを起こしやすく、半田付けは2mm以上にする必要があります。回路から2mm離してください。
上記の 3 つの理由に加えて、基板の穴が大きすぎる、錫炉の温度が低すぎる、基板のはんだ付け性が悪い、はんだマスクの欠陥など、PCB 基板の短絡障害を引き起こす可能性のあるいくつかの理由もあります。 、基板表面の汚れなどが故障の原因として比較的多いです。エンジニアは上記の原因と障害の発生を照らし合わせ、一つ一つ確認して解消することができます。
問題 2: PCB 基板に黒くざらざらした接点が現れる
PCB 上の暗い色や粒子の細かい接合の問題は、ほとんどの場合、はんだの汚染と、はんだ接合構造を形成する溶融スズに混入した過剰な酸化物が脆すぎることが原因です。錫含有率の低いはんだを使用した場合の濃い色と混同しないように注意してください。
また、製造工程で使用するはんだの組成が変化し、不純物含有量が多すぎることも原因として考えられます。純錫の追加またははんだの交換が必要です。ステンドグラスは、層間の分離など、繊維の蓄積に物理的な変化を引き起こします。しかし、この状況ははんだ接合不良によるものではありません。原因は基板の加熱が高すぎるため、予熱およびはんだ付け温度を下げるか、基板の速度を上げる必要があります。
問題 3: PCB のはんだ接合部が黄金色になる
通常の状況では、PCB ボード上のはんだは銀灰色ですが、場合によっては金色のはんだ接合が現れることがあります。この問題の主な原因は、温度が高すぎることです。このとき、錫炉の温度を下げるだけで済みます。
質問 4: 不良ボードは環境にも影響されます
PCB 自体の構造上、劣悪な環境下では PCB が損傷しやすくなります。極端な温度や温度変動、過剰な湿度、激しい振動、その他の条件はすべて、ボードのパフォーマンスを低下させたり、場合によっては廃棄する原因となります。たとえば、周囲温度の変化により基板が変形することがあります。そのため、はんだ接合部が破壊されたり、基板の形状が曲がったり、基板上の銅配線が破損したりする可能性があります。
一方、空気中の湿気は、露出した銅配線、はんだ接合部、パッド、コンポーネントのリードなどの金属表面に酸化、腐食、錆を引き起こす可能性があります。コンポーネントや回路基板の表面に汚れ、ほこり、破片が蓄積すると、空気の流れやコンポーネントの冷却が低下し、PCB の過熱やパフォーマンスの低下を引き起こす可能性があります。 PCB の振動、落下、衝撃、または曲げは PCB を変形させ、亀裂を発生させます。また、高電流または過電圧は PCB を破壊したり、コンポーネントや経路の急速な劣化を引き起こしたりします。
問題 5: PCB 断線
トレースが破損している場合、またははんだがコンポーネントのリード線ではなくパッド上にのみある場合、開回路が発生する可能性があります。この場合、コンポーネントと PCB の間に接着や接続はありません。短絡と同様に、これらも生産中や溶接などの作業中に発生する可能性があります。回路基板の振動や伸び、落下、その他の機械的変形要因により、トレースやはんだ接合が破壊されます。同様に、化学物質や湿気によってはんだや金属部品が摩耗し、コンポーネントのリード線が破損する可能性があります。
問題 6: コンポーネントが緩んでいるか、間違って配置されている
リフロープロセス中、小さな部品が溶けたはんだの上に浮いて、最終的にターゲットのはんだ接合部から離れることがあります。変位または傾きの原因としては、回路基板のサポートが不十分であること、リフロー炉の設定、はんだペーストの問題、人的ミスによる、はんだ付けされた PCB 基板上のコンポーネントの振動や跳ね返りなどが考えられます。
問題 7: 溶接の問題
以下は、不適切な溶接方法によって引き起こされる問題の一部です。
はんだ接合部の乱れ：外乱により、はんだが固化する前に移動します。これは冷はんだ接合に似ていますが、理由は異なります。これは再加熱することで修正でき、はんだ接合部が冷えたときに外部からの影響を受けないようにすることができます。
冷間溶接: この状況は、はんだが適切に溶けない場合に発生し、その結果、表面が粗くなり、接続が信頼できなくなります。過剰なはんだは完全な溶融を妨げるため、冷えたはんだ接合が発生する可能性もあります。解決策は、接合部を再加熱して余分なはんだを除去することです。
はんだブリッジ: これは、はんだが交差して 2 本のリード線を物理的に接続するときに発生します。これらは予期しない接続や短絡を形成する可能性があり、電流が高すぎるとコンポーネントが焼損したり、トレースが焼損したりする可能性があります。
パッド: リードまたはリードの濡れが不十分です。はんだが多すぎるか少なすぎる。過熱または乱雑なはんだ付けによりパッドが盛り上がった場合。
問題 8: 人的ミス
PCB 製造における欠陥のほとんどは人的ミスによって引き起こされます。ほとんどの場合、不適切な製造プロセス、コンポーネントの不適切な配置、および専門的でない製造仕様により、回避可能な製品欠陥の最大 64% が発生する可能性があります。回路の複雑化や製造工程数の増加に伴い、以下の理由により不良が発生する可能性が高くなります。複数の回路層。細かい配線。部品の表面はんだ付け。電源プレーンとグランドプレーン。
すべてのメーカーや組立業者は、生産される PCB ボードに欠陥がないことを望んでいますが、PCB ボードの問題を継続的に引き起こす設計および生産プロセスの問題は数多くあります。
典型的な問題とその結果には、次の点が含まれます。不十分なはんだ付けは、短絡、断線、冷えたはんだ接合などを引き起こす可能性があります。基板層の位置がずれていると、接触不良や全体的なパフォーマンスの低下につながる可能性があります。銅配線の絶縁が不十分な場合、配線間にアークが発生する可能性があります。銅配線がビア間に密着しすぎると、短絡の危険性があります。基板の厚みが不十分ですと曲がりや破損の原因となります。