PCB設計常見(jiàn)的八個(gè)問題及解決方法
2020-12-30 11:08
在PCB闆的設計和制作過程中，工(gōng)程師(shī)不僅需要防止PCB闆在制造加工(gōng)時出現意外，還(hái)需要避免設計失誤的問題出現。本文就(jiù)這些常見(jiàn)的PCB問題進行彙總和分析，希望能(néng)夠對大家的設計和制作工(gōng)作帶來一(yī)定的幫助。
問題一(yī)：PCB闆短路(lù)
這一(yī)問題是會(huì)直接造成PCB闆無法工(gōng)作的常見(jiàn)故障之一(yī)，而造成這種問題的原因有很多(duō)，下(xià)面我們逐一(yī)進行分析。
造成PCB短路(lù)的最大原因，是焊墊設計不當，此時可以将圓形焊墊改為(wèi)橢圓形，加大點與點之間的距離，防止短路(lù)。
PCB零件(jiàn)方向的設計不适當，也同樣會(huì)造成闆子短路(lù)，無法工(gōng)作。如SOIC的腳如果與錫波平行，便容易引起短路(lù)事(shì)故，此時可以适當修改零件(jiàn)方向，使其與錫波垂直。
還(hái)有一(yī)種可能(néng)性也會(huì)造成PCB的短路(lù)故障，那就(jiù)是自(zì)動插件(jiàn)彎腳。由于IPC規定線腳的長(cháng)度在2mm以下(xià)及擔心彎腳角度太大時零件(jiàn)會(huì)掉，故易因此而造成短路(lù)，需将焊點離開(kāi)線路(lù)2mm以上(shàng)。
除了上(shàng)面提及的三種原因之外，還(hái)有一(yī)些原因也會(huì)導緻PCB闆的短路(lù)故障，例如基闆孔太大、錫爐溫度太低(dī)、闆面可焊性不佳、阻焊膜失效、闆面污染等，都是比較常見(jiàn)的故障原因，工(gōng)程師(shī)可以對比以上(shàng)原因和發生(shēng)故障的情況逐一(yī)進行排除和檢查。
問題二：PCB闆上(shàng)出現暗(àn)色及粒狀的接點
PCB闆上(shàng)出現暗(àn)色或者是成小(xiǎo)粒狀的接點問題，多(duō)半是因于焊錫被污染及溶錫中混入的氧化物(wù)過多(duō)，形成焊點結構太脆。須注意勿與使用含錫成份低(dī)的焊錫造成的暗(àn)色混淆。
而造成這一(yī)問題出現的另一(yī)個(gè)原因，是加工(gōng)制造過程中所使用的焊錫本身成份産生(shēng)變化，雜(zá)質含量過多(duō)，需加純錫或更換焊錫。斑痕玻璃起纖維積層物(wù)理變化，如層與層之間發生(shēng)分離現象。但這種情形并非焊點不良。原因是基闆受熱過高(gāo)，需降低(dī)預熱及焊錫溫度或增加基闆行進速度。
問題三：PCB焊點變成金黃色
一(yī)般情況下(xià)PCB闆的焊錫呈現的是銀(yín)灰色，但偶爾也有金黃色的焊點出現。造成這一(yī)問題的主要原因是溫度過高(gāo)，此時隻需要調低(dī)錫爐溫度即可。
問題四：闆子的不良也受環境的影響
由于PCB本身的構造原因，當處于不利環境下(xià)，很容易造成PCB闆的損害。極端溫度或者溫度變化不定，濕度過大、高(gāo)強度的振動等其他條件(jiàn)都是導緻闆子性能(néng)降低(dī)甚至報(bào)廢的因素。比如說，環境溫度的變化會(huì)引起闆子的形變。因此将會(huì)破壞焊點，彎曲闆子形狀，或者還(hái)将可能(néng)引起闆子上(shàng)的銅迹線斷路(lù)。
另一(yī)方面，空氣中的水(shuǐ)分會(huì)導緻金屬表面氧化，腐蝕和生(shēng)鏽，如暴露的在外的銅迹線，焊點，焊盤以及元器(qì)件(jiàn)引線。在部件(jiàn)和電(diàn)路(lù)闆表面堆積污垢，灰塵或碎屑還(hái)會(huì)減少部件(jiàn)的空氣流動和冷卻，導緻PCB過熱和性能(néng)降級。振動，跌落，擊打或彎曲PCB會(huì)使其變形并導緻出席那裂痕，而大電(diàn)流或過電(diàn)壓則會(huì)導緻PCB闆被擊穿或者導緻元器(qì)件(jiàn)和通(tōng)路(lù)的迅速老化。
問題五：PCB開(kāi)路(lù)
當迹線斷裂時，或者焊料僅在焊盤上(shàng)而不在元件(jiàn)引線上(shàng)時，會(huì)發生(shēng)開(kāi)路(lù)。在這種情況下(xià)，元件(jiàn)和PCB之間沒有粘連或連接。就(jiù)像短路(lù)一(yī)樣，這些也可能(néng)發生(shēng)在生(shēng)産過程中或焊接過程中以及其他操作過程中。振動或拉伸電(diàn)路(lù)闆，跌落它們或其他機(jī)械形變因素都會(huì)破壞迹線或焊點。同樣，化學或濕氣會(huì)導緻焊料或金屬部件(jiàn)磨損，從(cóng)而導緻組件(jiàn)引線斷裂。
問題六：元器(qì)件(jiàn)的松動或錯(cuò)位
在回流焊過程中，小(xiǎo)部件(jiàn)可能(néng)浮在熔融焊料上(shàng)并最終脫離目标焊點。移位或傾斜的可能(néng)原因包括由于電(diàn)路(lù)闆支撐不足，回流爐設置，焊膏問題，人為(wèi)錯(cuò)誤等引起焊接PCB闆上(shàng)元器(qì)件(jiàn)的振動或彈跳。
問題七：焊接問題
以下(xià)是由于不良的焊接做法而引起的一(yī)些問題：
受幹擾的焊點：由于外界擾動導緻焊料在凝固之前移動。這與冷焊點類似，但原因不同，可以通(tōng)過重新加熱進行矯正，并保證焊點在冷卻時而不受外界幹擾。
冷焊：這種情況發生(shēng)在焊料不能(néng)正确熔化時，導緻表面粗糙和連接不可靠。由于過量的焊料阻止了完全熔化，冷焊點也可能(néng)發生(shēng)。補救措施是重新加熱接頭并去除多(duō)餘的焊料。
焊錫橋：當焊錫交叉并将兩條引線物(wù)理連接在一(yī)起時會(huì)發生(shēng)這種情況。這些有可能(néng)形成意想不到(dào)的連接和短路(lù)，可能(néng)會(huì)導緻組件(jiàn)燒毀或在電(diàn)流過高(gāo)時燒斷走線。
焊盤：引腳或引線潤濕不足。太多(duō)或太少的焊料。由于過熱或粗糙焊接而被擡高(gāo)的焊盤。
問題八：人為(wèi)失誤
PCB制造中出現缺陷大部分是有人為(wèi)失誤造成的，大多(duō)數情況下(xià)，錯(cuò)誤的生(shēng)産工(gōng)藝，元器(qì)件(jiàn)的錯(cuò)誤放(fàng)置以及不專業(yè)的生(shēng)産制造規範是導緻多(duō)達64%可避免的産品缺陷出現。由于以下(xià)幾點，導緻缺陷的可能(néng)性随著(zhe)電(diàn)路(lù)複雜(zá)性和生(shēng)産工(gōng)藝數量而增加的原因：密集封裝的組件(jiàn)；多(duō)重電(diàn)路(lù)層；精細的走線；表面焊接組件(jiàn)；電(diàn)源和接地面。
盡管每個(gè)制造者或組裝者都希望生(shēng)産出來的PCB闆子是沒有缺陷問題，但就(jiù)是有那麽幾種設計和生(shēng)産的過程的難題造成了PCB闆問題不斷。
典型的問題和結果包括如下(xià)幾點：焊接不良會(huì)導緻短路(lù)，開(kāi)路(lù)，冷焊點等情況；闆層的錯(cuò)位會(huì)導緻接觸不良和整體性能(néng)不佳；銅迹線絕緣不佳會(huì)導緻迹線與迹線之間出現電(diàn)弧；将銅迹線與通(tōng)路(lù)之間靠的太緊，很容易出現短路(lù)的風險；電(diàn)路(lù)闆的厚度不足會(huì)導彎曲和斷裂。
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新基建帶動中國(guó)PCB行業(yè)高(gāo)速發展
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PCB産業(yè)未形成完整的産業(yè)鏈條，造成了中國(guó)PCB産業(yè)大而不強的困境
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