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学习PCB的8大经典问题

2020-11-13 11:04:26  200 PCB
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PCB板的设计和制作过程中,工程师不仅需要防止PCB板在制造加工时出现意外,还需要避免设计失误的问题出现。本文就三种常见的PCB问题进行汇总和分析,希望能够对大家的设计和制作工作带来一定的帮助。

    Q:问题一:PCB板短路

    A:这一问题是会直接造成PCB板无法工作的常见故障之一,而造成这种问题的原因有很多,下面我们逐一进行分析。

    造成PCB短路的最大原因,是焊垫设计不当,此时可以将圆形焊垫改为椭圆形,加大点与点之间的距离,防止短路。

    PCB零件方向的设计不适当,也同样会造成板子短路,无法工作。如SOIC的脚如果与锡波平行,便容易引起短路事故,此时可以适当修改零件方向,使其与锡波垂直。

    还有一种可能性也会造成PCB的短路故障,那就是自动插件弯脚。由于IPC规定线脚的长度在2mm以下及担心弯脚角度太大时零件会掉,故易因此而造成短路,需将焊点离开线路2mm以上。

    除了上面提及的三种原因之外,还有一些原因也会导致PCB板的短路故障,例如基板孔太大、锡炉温度太低、板面可焊性不佳、阻焊膜失效、板面污染等,都是比较常见的故障原因,工程师可以对比以上原因和发生故障的情况逐一进行排除和检查。

    Q:问题二:PCB板上出现暗色及粒状的接点

    A:PCB板上出现暗色或者是成小粒状的接点问题,多半是因于焊锡被污染及溶锡中混入的氧化物过多,形成焊点结构太脆。须注意勿与使用含锡成份低的焊锡造成的暗色混淆。

    而造成这一问题出现的另一个原因,是加工制造过程中所使用的焊锡本身成份产生变化,杂质含量过多,需加纯锡或更换焊锡。斑痕玻璃起纤维积层物理变化,如层与层之间发生分离现象。但这种情形并非焊点不良。原因是基板受热过高,需降低预热及焊锡温度或增加基板行进速度。

    Q:问题三:PCB焊点变成金黄色

    A:一般情况下PCB板的焊锡呈现的是银灰色,但偶尔也有金黄色的焊点出现。造成这一问题的主要原因是温度过高,此时只需要调低锡炉温度即可。

    Q:问题四:板子的不良也受环境的影响

    A:由于PCB本身的构造原因,当处于不利环境下,很容易造成PCB板的损害。极端温度或者温度变化不定,湿度过大、高强度的振动等其他条件都是导致板子性能降低甚至报废的因素。比如说,环境温度的变化会引起板子的形变。因此将会破坏焊点,弯曲板子形状,或者还将可能引起板子上的铜迹线断路。

    另一方面,空气中的水分会导致金属表面氧化,腐蚀和生锈,如暴露的在外的铜迹线,焊点,焊盘以及元器件引线。在部件和电路板表面堆积污垢,灰尘或碎屑还会减少部件的空气流动和冷却,导致PCB过热和性能降级。振动,跌落,击打或弯曲PCB会使其变形并导致出席那裂痕,而大电流或过电压则会导致PCB板被击穿或者导致元器件和通路的迅速老化。

    Q:问题五:PCB开路

    A:当迹线断裂时,或者焊料仅在焊盘上而不在元件引线上时,会发生开路。在这种情况下,元件和PCB之间没有粘连或连接。就像短路一样,这些也可能发生在生产过程中或焊接过程中以及其他操作过程中。振动或拉伸电路板,跌落它们或其他机械形变因素都会破坏迹线或焊点。同样,化学或湿气会导致焊料或金属部件磨损,从而导致组件引线断裂。

    Q:问题六:元器件的松动或错位

    A:在回流焊过程中,小部件可能浮在熔融焊料上并最终脱离目标焊点。移位或倾斜的可能原因包括由于电路板支撑不足,回流炉设置,焊膏问题,人为错误等引起焊接PCB板上元器件的振动或弹跳。

    Q:问题七:焊接问题

    A:以下是由于不良的焊接做法而引起的一些问题:

    受干扰的焊点:由于外界扰动导致焊料在凝固之前移动。这与冷焊点类似,但原因不同,可以通过重新加热进行矫正,并保证焊点在冷却时而不受外界干扰。

    冷焊:这种情况发生在焊料不能正确熔化时,导致表面粗糙和连接不可靠。由于过量的焊料阻止了完全熔化,冷焊点也可能发生。补救措施是重新加热接头并去除多余的焊料。

    焊锡桥:当焊锡交叉并将两条引线物理连接在一起时会发生这种情况。这些有可能形成意想不到的连接和短路,可能会导致组件烧毁或在电流过高时烧断走线。

    焊盘:引脚或引线润湿不足。太多或太少的焊料。由于过热或粗糙焊接而被抬高的焊盘。

    Q:问题八:人为失误

    A:PCB制造中出现缺陷大部分是有人为失误造成的,大多数情况下,错误的生产工艺,元器件的错误放置以及不专业的生产制造规范是导致多达64%可避免的产品缺陷出现。由于以下几点,导致缺陷的可能性随着电路复杂性和生产工艺数量而增加的原因:密集封装的组件;多重电路层;精细的走线;表面焊接组件;电源和接地面。

    尽管每个制造者或组装者都希望生产出来的PCB板子是没有缺陷问题,但就是有那么几种设计和生产的过程的难题造成了PCB板问题不断。

    典型的问题和结果包括如下几点:焊接不良会导致短路,开路,冷焊点等情况;板层的错位会导致接触不良和整体性能不佳;铜迹线绝缘不佳会导致迹线与迹线之间出现电弧;将铜迹线与通路之间靠的太紧,很容易出现短路的风险;电路板的厚度不足会导弯曲和断裂。

王栋春 2020-11-13 12:51:15
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