Die häufigsten PCB-Defekte und ihre Lösungen

Es gibt viele Probleme mit Leiterplatten, aber einige davon sind weniger offensichtlich als andere. Diese Probleme werden als Implementierungsfehler bezeichnet und erfordern spezielle Kenntnisse, um sie zu diagnostizieren. Elektrostatische Entladungen, chemische Leckagen, angehobene Pads und die Verschiebung von Bauteilen sind beispielsweise mögliche Fehlerursachen. Um die Fehlerarten zu ermitteln, muss eine Leiterplatte einem Belastungstest unterzogen werden, bis sie ausfällt.

Elektrostatische Entladung

Elektrostatische Entladung (ESD) ist ein häufiges Problem in elektronischen Schaltungen. Es entsteht durch die falsche Handhabung von elektronischen Bauteilen oder eine zu hohe Spannung. In vielen Fällen ist der daraus resultierende Schaden latent oder katastrophal. Dieses Problem kann dazu führen, dass eine Leiterplatte teilweise oder vollständig ausfällt.

Es gibt verschiedene Möglichkeiten, elektrostatische Entladungen zu erkennen und zu beheben. Einige davon sind sichtbar und beeinträchtigen die Leistung des Produkts, andere nicht. Die erste Methode besteht darin, das Gerät zu untersuchen, um festzustellen, ob ein Bauteil betroffen ist. In manchen Fällen zeigt sich ein winziges Loch auf der Leiterplatte.

Austritt von Chemikalien

Die Freisetzung von PCB kann für viele Industriezweige ein Problem darstellen. Obwohl die Vereinigten Staaten die Herstellung von PCB 1977 verboten haben, sind sie in der Umwelt immer noch in sehr geringen Mengen vorhanden. Die Hauptquelle für PCB in der Umwelt sind Kreisläufe in der Umwelt, und sie werden durch die Ökosysteme transportiert. Obwohl diese Schadstoffe nur in geringen Mengen vorkommen, können sie ernsthafte Auswirkungen auf Mensch und Umwelt haben.

Neben der Verwendung in der Elektronik wurden PCB in den 1950er bis 1970er Jahren auch beim Bau von Schulgebäuden eingesetzt. Viele Schulen verfügten über PCB-haltige Abdichtungen und Leuchtstoffröhren. Das Problem mit diesen Produkten war, dass sie ausliefen und dadurch andere Baumaterialien und den Boden verunreinigten. Dies führte zu einer weit verbreiteten Kontamination, weshalb sie verboten wurden.

Angehobene Polster

Abgehobene Lötaugen können verschiedene Ursachen haben, z. B. übermäßige Hitze und Kraft beim Löten. Das Ergebnis kann eine unbefriedigende Lötstelle sein. Diese Defekte erfordern ein erneutes Löten und können zu Kurzschlüssen führen. Andere Ursachen für abgehobene Lötaugen sind Verunreinigungen, schlechte Reinigung oder unzureichendes Flussmittel. Abgehobene Lötaugen können die Funktion von Schaltkreisen und das Erscheinungsbild der Leiterplatte beeinträchtigen.

Abgehobene Pads treten am häufigsten bei dünnen Kupferschichten und Platten ohne Durchkontaktierung auf. Um weitere Schäden zu vermeiden, ist es entscheidend, die Ursache für das Abheben zu ermitteln. Bei einseitigen Leiterplatten ist das Problem oft auf unsachgemäßes Wellenlöten zurückzuführen. Das Abheben kann verhindert werden, indem man bei der Handhabung von Leiterplatten mit äußerster Vorsicht vorgeht und bei der Handhabung von Bauteilen übermäßige Kraft vermeidet.

Komponentenverschiebung

Die Verschiebung von Bauteilen ist einer der häufigsten Fehler bei der Leiterplattenbestückung. Er kann durch eine Reihe von Faktoren verursacht werden, unter anderem durch die falsche Platzierung von Bauteilen. So kann beispielsweise ein nicht korrekt ausgerichtetes Bauteil schwimmen, was zu einer Neuausrichtung des Bauteils führt.

In einigen Fällen ist die Ursache für die Verschiebung von Bauteilen die falsche Anpassung der Teile an die Pad-Geometrie. Dies führt dazu, dass sich die Komponente in Richtung der ihr am nächsten liegenden thermischen Masse bewegt. Andere Ursachen sind verbogene Leitungen, falsch platzierte Komponenten oder Oxidation. Glücklicherweise gibt es eine Reihe von Lösungen für die Verschiebung von Bauteilen. Die Einhaltung des korrekten Reflow-Profils, die Verringerung der Bewegung während des nicht geflowten Montageprozesses und die Verwendung eines aggressiven Flussmittels können dazu beitragen, die Bauteilbewegung zu minimieren.

Lötkugelfehler

Lötkugelfehler sind bei der SMT-Bestückung üblich. Dabei handelt es sich im Wesentlichen um Lotkugeln, die sich vom Hauptkörper des Lots lösen. Um sie zu vermeiden, sollten Sie den Montagedruck an der Chipmontagevorrichtung präzise einstellen. Dadurch wird verhindert, dass die Lotpaste aus dem Pad herausgedrückt wird, und die Wahrscheinlichkeit erhöht, dass die Lotpaste ordnungsgemäß erzeugt wird.

Eine gute Lötstelle ist sauber, symmetrisch und hat eine konkave Form. Eine schlechte Lötstelle hingegen kann groß sein und einen langen Stiel haben. Ein weiterer häufiger Fehler sind gestörte Lötstellen, die ein schuppiges, verzerrtes oder ungleichmäßiges Aussehen haben.

Wärmebildtechnik

Die Wärmebildtechnik ist ein leistungsfähiges Werkzeug für die Qualitätskontrolle und beschleunigt die Reparatur von Leiterplatten und Komponenten. Durch die Identifizierung heißer Stellen können Wärmebilder fehlerhafte Komponenten oder Bereiche aufzeigen, die zu viel Strom verbrauchen. Diese Informationen können den Entwicklern helfen, den Stromverbrauch zu senken und die Batterielebensdauer zu verlängern. Wärmebilder können auch Bereiche mit schlechtem Wärmemanagement aufdecken, die mehr Kühlung, größere Kühlkörper oder sogar ein neues Design erfordern.

Die Wärmebildtechnik für Leiterplattendefekte kann Designern und Ingenieuren auch dabei helfen, die Ursache von Defekten zu ermitteln. Wenn eine Testplatine die Qualitätskontrolltests nicht besteht, kann eine Wärmebildkamera die Probleme aufdecken. Sie kann auch die Temperaturunterschiede zwischen zwei verschiedenen Bereichen einer Leiterplatte aufzeigen, um zu erkennen, wie sich die beiden Bereiche unterscheiden.