I difetti più comuni dei PCB e le relative soluzioni

I problemi dei circuiti stampati sono numerosi, ma alcuni sono meno evidenti di altri. Questi problemi sono chiamati guasti di implementazione e richiedono conoscenze specialistiche per essere diagnosticati. Ad esempio, le scariche elettrostatiche, le perdite chimiche, i pad sollevati e lo spostamento dei componenti sono tutte possibili cause di guasto. Per identificare le modalità di guasto, un PCB deve essere sottoposto a stress test fino a quando non si rompe.

Scariche elettrostatiche

Le scariche elettrostatiche (ESD) sono un problema comune nei circuiti elettronici. È il risultato di una manipolazione errata dei componenti elettronici o di un livello di tensione eccessivo. In molti casi, il danno risultante è latente o catastrofico. Questo problema può causare il malfunzionamento parziale o totale di un PCB.

Esistono diversi modi per individuare e riparare le scariche elettrostatiche. Alcuni di essi sono visibili e influiscono sulle prestazioni del prodotto, mentre altri non lo sono. Il primo metodo consiste nell'ispezionare il dispositivo per determinare se un componente è interessato. In alcuni casi, sulla scheda di circuito appare un minuscolo foro.

Perdita di sostanze chimiche

Le perdite chimiche di PCB possono essere un problema per molte industrie. Sebbene gli Stati Uniti abbiano vietato la produzione di PCB nel 1977, essi sono ancora presenti nell'ambiente a livelli molto bassi. Il ciclo ambientale è la fonte principale di PCB nell'ambiente e questi vengono trasportati in tutti gli ecosistemi. Sebbene i livelli di questi contaminanti siano bassi, possono avere effetti gravi sull'uomo e sull'ambiente.

Oltre che nell'elettronica, i PCB sono stati utilizzati anche nella costruzione di edifici scolastici tra gli anni Cinquanta e Settanta. Molte scuole avevano calafatare e lampade fluorescenti contenenti PCB. Il problema di questi prodotti era che fuoriuscivano, causando la contaminazione di altri materiali da costruzione e del suolo. Questo ha causato una contaminazione diffusa, motivo per cui sono stati vietati.

Cuscinetti sollevati

Il sollevamento delle piazzole è dovuto a diverse cause, tra cui l'eccesso di calore e di forza durante la saldatura. Il risultato può essere un giunto di saldatura insoddisfacente. Questi difetti richiedono una nuova saldatura e possono portare a rischi di cortocircuito. Altre cause del sollevamento delle piazzole sono la contaminazione da agenti inquinanti, la scarsa pulizia o l'insufficienza del flussante. I pad sollevati possono compromettere il funzionamento dei circuiti e l'aspetto della scheda.

I rilievi si verificano più frequentemente su strati di rame sottili e su schede prive di placcatura passante. L'identificazione della causa del sollevamento è fondamentale per prevenire ulteriori danni. Nel caso di circuiti stampati su un solo lato, il problema è spesso dovuto a una saldatura a onda impropria. Il sollevamento può essere evitato usando la massima cautela nel maneggiare i circuiti stampati ed evitando di esercitare una forza eccessiva quando si maneggiano i componenti.

Spostamento dei componenti

Lo spostamento dei componenti è uno dei difetti più comuni riscontrati nell'assemblaggio dei PCB. Può essere causato da una serie di fattori, tra cui il posizionamento non corretto dei componenti. Ad esempio, un componente posizionato in modo non correttamente orientato può fluttuare, provocando un riallineamento del componente.

In alcuni casi, la causa dello spostamento dei componenti è dovuta a una mancata corrispondenza tra i pezzi e la geometria della piastra. Questo fa sì che il componente si sposti verso la massa termica più vicina. Altre cause sono la piegatura dei conduttori, il posizionamento non corretto dei componenti o l'ossidazione. Fortunatamente, esistono diverse soluzioni allo spostamento dei componenti. Ad esempio, il rispetto del profilo di rifusione corretto, la riduzione del movimento durante il processo di assemblaggio non rifluito e l'uso di un flusso aggressivo possono contribuire a ridurre al minimo lo spostamento dei componenti.

Difetti della sfera di saldatura

I difetti delle sfere di saldatura sono comuni nel processo di assemblaggio SMT. Si tratta essenzialmente di palline di saldatura che si separano dal corpo principale della saldatura. Per evitarli, è necessario regolare la pressione di montaggio sul chip mounter su un'impostazione precisa. In questo modo si evita che la pasta di saldatura venga schiacciata fuori dalla piazzola e si aumenta la possibilità che la pasta di saldatura venga generata correttamente.

Un buon giunto di saldatura sarà pulito, simmetrico e di forma concava. Al contrario, un cattivo giunto di saldatura può essere grande e con un gambo lungo. Un altro difetto comune è rappresentato dalle giunzioni disturbate, che presentano un aspetto sfaldato, distorto o irregolare.

Termografia

La termografia è uno strumento potente per il controllo della qualità, che accelera le riparazioni di PCB e componenti. Identificando i punti caldi, le immagini termiche possono evidenziare i componenti difettosi o le aree che consumano troppa energia. Queste informazioni possono aiutare i progettisti a ridurre il consumo energetico e a prolungare la durata della batteria. Le immagini termiche possono anche rilevare aree con una gestione termica inadeguata, che richiedono un maggiore raffreddamento, dissipatori di calore più grandi o addirittura una riprogettazione.

La termografia per i difetti dei PCB può anche aiutare i progettisti e gli ingegneri a determinare la causa dei difetti. Quando una scheda di prova non supera i test di controllo qualità, una termocamera può rivelare i problemi. Può anche mostrare le differenze di temperatura tra due aree diverse di una scheda, rivelando le differenze tra le due.