W procesie projektowania i produkcji płytek PCB inżynierowie muszą nie tylko zapobiegać wypadkom podczas produkcji płytek PCB, ale także muszą unikać błędów projektowych. W tym artykule podsumowano i przeanalizowano typowe problemy z PCB, mając nadzieję, że wniesiemy jakąś pomoc do prac projektowych i produkcyjnych.

Problem 1: Zwarcie na płycie PCB
Ten problem jest jedną z typowych usterek, które bezpośrednio powodują, że płytka drukowana nie działa, a przyczyn tego problemu jest wiele. Przeanalizujmy jeden po drugim poniżej.

Najczęstszą przyczyną zwarć PCB jest niewłaściwa konstrukcja pola lutowniczego. W tym momencie okrągłą płytkę lutowniczą można zmienić na owalną, aby zwiększyć odległość między punktami i zapobiec zwarciom.

Niewłaściwe zaprojektowanie kierunku części PCB spowoduje również zwarcie płytki i przestanie działać. Na przykład, jeśli pin SOIC jest równoległy do ​​fali cyny, łatwo jest spowodować wypadek zwarciowy. W tym momencie można odpowiednio zmodyfikować kierunek części tak, aby była ona prostopadła do fali cynowej.

Istnieje jeszcze jedna możliwość, która spowoduje zwarcie płytki PCB, czyli wygięta nóżka wtyku automatycznego. Ponieważ IPC zastrzega, że ​​długość szpilki jest mniejsza niż 2 mm i istnieje obawa, że ​​części spadną, gdy kąt zgiętej nogi będzie zbyt duży, łatwo jest spowodować zwarcie, a złącze lutowane musi być dłuższe niż 2 mm od obwodu.

Oprócz trzech powodów wymienionych powyżej, istnieją również pewne przyczyny, które mogą powodować awarie zwarciowe płytki PCB, takie jak zbyt duże otwory podłoża, zbyt niska temperatura pieca do cyny, słaba lutowność płytki, awaria maski lutowniczej i płyty Zanieczyszczenia powierzchni itp. są stosunkowo częstymi przyczynami awarii. Inżynierowie mogą porównać powyższe przyczyny z występowaniem awarii i sprawdzić je jedna po drugiej.

Problem 2: Na płytce PCB pojawiają się ciemne i ziarniste styki
Problem ciemnego koloru lub drobnoziarnistych połączeń na płytce drukowanej wynika głównie z zanieczyszczenia lutu i nadmiernej ilości tlenków zmieszanych w stopionej cynie, które tworzą strukturę złącza lutowniczego, która jest zbyt krucha. Należy uważać, aby nie pomylić go z ciemnym kolorem spowodowanym użyciem lutu o niskiej zawartości cyny.

Inną przyczyną tego problemu jest zmiana składu lutu stosowanego w procesie produkcyjnym i zawartość zanieczyszczeń jest zbyt wysoka. Konieczne jest dodanie czystej cyny lub wymiana lutu. Witraż powoduje zmiany fizyczne w strukturze włókien, takie jak separacja między warstwami. Ale ta sytuacja nie jest spowodowana złymi połączeniami lutowanymi. Powodem jest zbyt wysokie nagrzanie podłoża, dlatego konieczne jest zmniejszenie temperatury wstępnego podgrzewania i lutowania lub zwiększenie prędkości podłoża.

Problem trzeci: złącza lutowane PCB stają się złotożółte
W normalnych okolicznościach lut na płytce PCB jest srebrnoszary, ale czasami pojawiają się złote połączenia lutownicze. Główną przyczyną tego problemu jest zbyt wysoka temperatura. W tym momencie wystarczy tylko obniżyć temperaturę pieca blaszanego.

Pytanie 4: Na złą płytę ma również wpływ środowisko
Ze względu na strukturę samej płytki PCB łatwo jest spowodować uszkodzenie płytki PCB, gdy znajduje się ona w niesprzyjającym środowisku. Ekstremalne lub wahające się temperatury, nadmierna wilgotność, wibracje o dużej intensywności i inne warunki to czynniki, które powodują zmniejszenie wydajności płyty lub nawet jej złomowanie. Na przykład zmiany temperatury otoczenia spowodują odkształcenie płyty. W związku z tym złącza lutowane ulegną zniszczeniu, kształt płytki zostanie wygięty lub miedziane ścieżki na płytce mogą zostać uszkodzone.

Z drugiej strony wilgoć w powietrzu może powodować utlenianie, korozję i rdzę na powierzchniach metalowych, takich jak odsłonięte ścieżki miedziane, połączenia lutowane, podkładki i przewody komponentów. Nagromadzenie brudu, kurzu lub zanieczyszczeń na powierzchni komponentów i płytek drukowanych może również zmniejszyć przepływ powietrza i chłodzenie komponentów, powodując przegrzanie PCB i pogorszenie wydajności. Wibracje, upuszczenie, uderzenie lub zgięcie płytki PCB spowodują jej odkształcenie i pojawienie się pęknięcia, natomiast wysoki prąd lub przepięcie spowoduje uszkodzenie płytki PCB lub szybkie starzenie się komponentów i ścieżek.

Problem piąty: przerwa w obwodzie PCB
W przypadku przerwania ścieżki lub gdy lut znajduje się tylko na płytce, a nie na przewodach komponentów, może wystąpić przerwa w obwodzie. W tym przypadku nie ma przyczepności ani połączenia pomiędzy komponentem a płytką PCB. Podobnie jak zwarcia, mogą one również wystąpić podczas produkcji, spawania i innych operacji. Wibracje lub rozciąganie płytki drukowanej, upuszczenie jej lub inne czynniki odkształcające mechanicznie zniszczą ścieżki lub połączenia lutowane. Podobnie środki chemiczne lub wilgoć mogą powodować zużycie lutu lub części metalowych, co może spowodować pęknięcie przewodów podzespołów.

Problem szósty: luźne lub źle umieszczone elementy
Podczas procesu rozpływu małe części mogą unosić się na roztopionym lutowiu i ostatecznie opuścić docelowe złącze lutownicze. Możliwe przyczyny przemieszczenia lub przechylenia obejmują wibracje lub odbijanie elementów lutowanej płytki drukowanej z powodu niewystarczającego podparcia płytki drukowanej, ustawienia pieca rozpływowego, problemy z pastą lutowniczą i błąd ludzki.

Problem siódmy: problem ze spawaniem
Poniżej przedstawiono niektóre problemy spowodowane złymi praktykami spawalniczymi:

Zakłócone połączenia lutownicze: Lut porusza się przed zestaleniem z powodu zakłóceń zewnętrznych. Jest to podobne do zimnych połączeń lutowanych, ale powód jest inny. Można to skorygować poprzez ponowne podgrzanie i upewnienie się, że połączenia lutowane nie zostaną naruszone przez czynniki zewnętrzne po ochłodzeniu.

Spawanie na zimno: Taka sytuacja ma miejsce, gdy lut nie może zostać prawidłowo stopiony, co powoduje szorstkie powierzchnie i zawodne połączenia. Ponieważ nadmiar lutu uniemożliwia całkowite stopienie, mogą również wystąpić zimne luty. Rozwiązaniem jest ponowne podgrzanie złącza i usunięcie nadmiaru lutowia.

Mostek lutowniczy: Dzieje się tak, gdy lut krzyżuje się i fizycznie łączy ze sobą dwa przewody. Mogą one powodować nieoczekiwane połączenia i zwarcia, co w przypadku zbyt dużego prądu może spowodować spalenie elementów lub wypalenie ścieżek.

Pad: niedostateczne zwilżenie przewodu lub przewodu. Za dużo lub za mało lutu. Klocki podniesione w wyniku przegrzania lub nieostrożnego lutowania.

Problem ósmy: błąd ludzki
Większość wad w produkcji płytek PCB wynika z błędu ludzkiego. W większości przypadków nieprawidłowe procesy produkcyjne, nieprawidłowe rozmieszczenie komponentów i nieprofesjonalne specyfikacje produkcyjne mogą być przyczyną aż do 64% możliwych do uniknięcia wad produktu. Z następujących powodów możliwość powodowania defektów wzrasta wraz ze złożonością obwodów i liczbą procesów produkcyjnych: gęsto upakowane komponenty; wiele warstw obwodów; dokładne okablowanie; elementy do lutowania powierzchniowego; płaszczyzny zasilania i uziemienia.

Chociaż każdy producent lub monter ma nadzieję, że wyprodukowana płytka PCB będzie wolna od wad, istnieje tak wiele problemów z procesem projektowania i produkcji, które powodują ciągłe problemy z płytką PCB.

Typowe problemy i skutki obejmują następujące punkty: słabe lutowanie może prowadzić do zwarć, otwartych obwodów, zimnych lutów itp.; niewspółosiowość warstw płyty może prowadzić do słabego kontaktu i słabej ogólnej wydajności; słaba izolacja ścieżek miedzianych może prowadzić do śladów i śladów Pomiędzy drutami występuje łuk; jeśli ścieżki miedziane zostaną umieszczone zbyt ciasno pomiędzy przelotkami, istnieje ryzyko zwarcia; niewystarczająca grubość płytki drukowanej spowoduje zginanie i pękanie.