Najczęstsze wady PCB i ich rozwiązania

Istnieje wiele problemów z PCB, ale niektóre z nich są mniej oczywiste niż inne. Problemy te nazywane są awariami implementacyjnymi i wymagają specjalistycznej wiedzy do ich zdiagnozowania. Na przykład, wyładowania elektrostatyczne, wycieki chemiczne, podniesione pady i przesunięcie komponentów są możliwymi przyczynami awarii. Aby zidentyfikować tryby awarii, płytka PCB musi zostać poddana testom obciążeniowym aż do momentu awarii.

Wyładowania elektrostatyczne

Wyładowania elektrostatyczne (ESD) są częstym problemem w układach elektronicznych. Wynika ono z niewłaściwego obchodzenia się z komponentami elektronicznymi lub zbyt wysokiego poziomu napięcia. W wielu przypadkach powstałe uszkodzenia są ukryte lub katastrofalne. Problem ten może spowodować częściową lub całkowitą awarię płytki PCB.

Istnieje kilka sposobów wykrywania i naprawy wyładowań elektrostatycznych. Podczas gdy niektóre z nich są widoczne i wpływają na działanie produktu, inne nie. Pierwszą metodą jest sprawdzenie urządzenia w celu ustalenia, czy jakikolwiek element jest uszkodzony. W niektórych przypadkach na płytce drukowanej pojawi się niewielki otwór.

Wyciek substancji chemicznych

Wyciek chemikaliów PCB może stanowić problem dla wielu gałęzi przemysłu. Chociaż Stany Zjednoczone zakazały produkcji PCB w 1977 roku, nadal występują one w środowisku na bardzo niskich poziomach. Cykl środowiskowy jest głównym źródłem PCB w otoczeniu i są one transportowane w ekosystemach. Chociaż poziom tych zanieczyszczeń jest niski, mogą one mieć poważny wpływ na ludzi i środowisko.

Oprócz zastosowania w elektronice, PCB były również wykorzystywane przy budowie budynków szkolnych w latach 50. i 70. ubiegłego wieku. Wiele szkół posiadało zawierające PCB uszczelki i fluorescencyjne oprawy oświetleniowe. Problem z tymi produktami polegał na tym, że wyciekały, powodując zanieczyszczenie innych materiałów budowlanych i gleby. Spowodowało to powszechne skażenie, dlatego produkty te zostały zakazane.

Podniesione podkładki

Podniesione pady są spowodowane wieloma przyczynami, w tym nadmiernym ciepłem i siłą podczas lutowania. Rezultatem może być niezadowalające połączenie lutowane. Wady te wymagają ponownego lutowania i mogą prowadzić do ryzyka zwarcia. Inne przyczyny uniesionych padów to zanieczyszczenie zanieczyszczeniami, złe czyszczenie lub niewystarczająca ilość topnika. Uniesione pady mogą wpływać na funkcjonowanie obwodów i wygląd płytki.

Podniesione pady występują najczęściej na cienkich warstwach miedzi i płytach, które nie mają powłoki przelotowej. Zidentyfikowanie pierwotnej przyczyny podniesienia jest kluczowe dla zapobiegania dalszym uszkodzeniom. W przypadku jednostronnych płytek drukowanych, problem jest często wynikiem niewłaściwego lutowania na fali. Podniesieniu można zapobiec, zachowując szczególną ostrożność podczas obsługi płytek drukowanych i unikając nadmiernej siły podczas przenoszenia komponentów.

Przesunięcie komponentu

Przesunięcie komponentów jest jednym z najczęstszych defektów napotykanych podczas montażu PCB. Może to być spowodowane wieloma czynnikami, w tym nieprawidłowym umieszczeniem komponentów. Na przykład, komponent umieszczony w sposób, który nie jest prawidłowo zorientowany, może się unosić, powodując jego ponowne wyrównanie.

W niektórych przypadkach przyczyną przesunięcia komponentu jest niedopasowanie części do geometrii podkładki. Powoduje to przesunięcie komponentu w kierunku najbliższej masy termicznej. Inne przyczyny obejmują wygięte przewody, nieprawidłowo umieszczone komponenty lub utlenianie. Na szczęście istnieje wiele rozwiązań problemu przesuwania się komponentów. Na przykład, przestrzeganie prawidłowego profilu rozpływu, ograniczenie ruchu podczas procesu montażu bez rozpływu i stosowanie agresywnego topnika może pomóc zminimalizować ruch komponentów.

Wady kulek lutowniczych

Wady kulek lutowniczych są powszechne w procesie montażu SMT. Są to zasadniczo kulki lutowia, które oddzielają się od głównego korpusu lutowia. Aby im zapobiec, należy precyzyjnie wyregulować nacisk montażowy na montażownicy chipów. Zapobiegnie to wyciskaniu pasty lutowniczej z pada i zwiększy szansę na prawidłowe wygenerowanie pasty lutowniczej.

Dobre połączenie lutowane będzie czyste, symetryczne i będzie miało wklęsły kształt. Z drugiej strony, złe połączenie lutowane może być duże i mieć długi trzon. Innym częstym defektem są uszkodzone złącza, które mają łuszczący się, zniekształcony lub nierówny wygląd.

Obrazowanie termiczne

Obrazowanie termowizyjne to potężne narzędzie do kontroli jakości, przyspieszające naprawy płytek drukowanych i komponentów. Identyfikując gorące punkty, obrazy termowizyjne mogą wskazywać wadliwe komponenty lub obszary, które zużywają zbyt dużo energii. Informacje te mogą pomóc projektantom zmniejszyć zużycie energii i wydłużyć żywotność baterii. Obrazowanie termiczne może również wykryć obszary, które mają słabe zarządzanie termiczne, wymagające większego chłodzenia, większych radiatorów, a nawet przeprojektowania.

Obrazowanie termowizyjne wad PCB może również pomóc projektantom i inżynierom określić przyczynę wad. Gdy płytka testowa nie przejdzie testów kontroli jakości, kamera termowizyjna może ujawnić problemy. Może również pokazać różnice temperatur między dwoma różnymi obszarami płytki, ujawniając różnice między nimi.