Наиболее распространенные дефекты печатных плат и способы их устранения

Существует множество проблем с печатными платами, но некоторые из них менее очевидны, чем другие. Такие проблемы называются отказами реализации и требуют специальных знаний для диагностики. Например, возможными причинами отказа являются электростатический разряд, утечка химикатов, приподнятые площадки и смещение компонентов. Для выявления причин отказа необходимо провести стресс-тестирование печатной платы до отказа.

Электростатический разряд

Электростатический разряд (ESD) является распространенной проблемой в электронных схемах. Он возникает в результате неправильного обращения с электронными компонентами или превышения уровня напряжения. Во многих случаях возникающие повреждения носят скрытый или катастрофический характер. Эта проблема может привести к частичному или полному отказу печатной платы.

Существует несколько способов обнаружения и устранения электростатического разряда. Некоторые из них заметны и влияют на работу устройства, другие - нет. Первый способ заключается в осмотре устройства с целью определения, не затронут ли какой-либо компонент. В некоторых случаях на печатной плате появляется небольшое отверстие.

Утечка химикатов

Утечка химических веществ, содержащихся в ПХБ, может представлять проблему для многих отраслей промышленности. Несмотря на то, что в 1977 г. в США было запрещено производство ПХБ, они до сих пор обнаруживаются в окружающей среде в очень низких концентрациях. Круговорот веществ в окружающей среде является основным источником ПХБ, и они переносятся по экосистемам. Несмотря на низкие уровни содержания этих загрязнителей, они могут оказывать серьезное воздействие на человека и окружающую среду.

Помимо использования в электронике, в 1950-1970-х годах ПХБ применялись и при строительстве школьных зданий. Во многих школах использовались ПХБ-содержащие герметики и люминесцентные светильники. Проблема с этими продуктами заключалась в том, что они протекали, вызывая загрязнение других строительных материалов и почвы. Это приводило к повсеместному загрязнению, поэтому такие продукты были запрещены.

Поднятые колодки

Приподнятые площадки возникают по разным причинам, включая перегрев и усилие при пайке. В результате может образоваться неудовлетворительное паяное соединение. Такие дефекты требуют повторной пайки и могут привести к возникновению короткого замыкания. Другими причинами приподнятых площадок являются загрязнение, плохая очистка или недостаточное количество флюса. Приподнятые площадки могут повлиять на работу микросхем и внешний вид платы.

Поднятые площадки чаще всего встречаются на тонких медных слоях и платах, не имеющих сквозного покрытия. Выявление причины подъема имеет решающее значение для предотвращения дальнейших повреждений. В случае односторонних печатных плат проблема часто является следствием неправильной пайки волной. Подъем можно предотвратить, соблюдая предельную осторожность при работе с печатными платами и избегая чрезмерных усилий при работе с компонентами.

Смещение компонентов

Смещение компонентов - один из наиболее распространенных дефектов, возникающих при сборке печатных плат. Он может быть вызван рядом факторов, в том числе неправильным размещением компонентов. Например, компонент, размещенный с нарушением ориентации, может "поплыть", что приведет к его перестановке.

В некоторых случаях причиной смещения компонентов является несоответствие геометрии деталей геометрии подкладок. В результате компонент смещается в сторону ближайшего к нему теплового массива. Другие причины включают в себя изгиб выводов, неправильное расположение компонентов или окисление. К счастью, существует ряд решений проблемы смещения компонентов. Например, соблюдение правильного профиля дожига, уменьшение перемещений в процессе сборки без дожига и использование агрессивного флюса могут помочь минимизировать смещение компонентов.

Дефекты паяльных шариков

Дефекты в виде шариков припоя часто встречаются в процессе SMT-сборки. По сути, они представляют собой шарики припоя, отделяющиеся от основной массы припоя. Для их предотвращения необходимо точно отрегулировать давление монтажа на чип-маунтере. Это предотвратит выдавливание паяльной пасты из площадки и повысит вероятность того, что паяльная паста будет сформирована правильно.

Хорошее паяное соединение будет чистым, симметричным и иметь вогнутую форму. С другой стороны, плохой паяный шов может быть большим и иметь длинную ножку. Другим распространенным дефектом являются нарушенные швы, которые имеют шелушащийся, деформированный или неровный вид.

Тепловидение

Тепловидение - мощный инструмент контроля качества, ускоряющий ремонт печатных плат и компонентов. Выявляя "горячие точки", тепловизионные изображения позволяют указать на неисправные компоненты или участки, потребляющие слишком много энергии. Эта информация может помочь разработчикам снизить энергопотребление и продлить срок службы батарей. Тепловидение также позволяет обнаружить участки с плохим тепловым режимом, что требует усиления охлаждения, установки более крупных теплоотводов или даже перепроектирования.

Тепловизионное обследование дефектов печатных плат также может помочь конструкторам и инженерам определить причину дефектов. Когда тестовая плата не проходит тесты контроля качества, тепловизор может выявить проблемы. Он также может показать разницу температур между двумя различными участками платы, выявив их отличия.