PCB設計(jì)常見的(de)八個(gè)問題及解決方法
2020-12-30 11:08
在PCB闆的(de)設計(jì)和(hé)制(zhì)作過程中，工(gōng)程師(shī)不僅需要防止PCB闆在制(zhì)造加工(gōng)時出現意外，還需要避免設計(jì)失誤的(de)問題出現。本文(wén)就這些常見的(de)PCB問題進行(xíng)彙總和(hé)分(fēn)析，希望能(néng)夠對大(dà)家的(de)設計(jì)和(hé)制(zhì)作工(gōng)作帶來一定的(de)幫助。
問題一：PCB闆短路(lù)
這一問題是會(huì)直接造成PCB闆無法工(gōng)作的(de)常見故障之一，而造成這種問題的(de)原因有(yǒu)很多，下面我們逐一進行(xíng)分(fēn)析。
造成PCB短路(lù)的(de)最大(dà)原因，是焊墊設計(jì)不當，此時可(kě)以将圓形焊墊改爲橢圓形，加大(dà)點與點之間的(de)距離(lí)，防止短路(lù)。
PCB零件(jiàn)方向的(de)設計(jì)不适當，也(yě)同樣會(huì)造成闆子短路(lù)，無法工(gōng)作。如(rú)SOIC的(de)腳如(rú)果與錫波平行(xíng)，便容易引起短路(lù)事故，此時可(kě)以适當修改零件(jiàn)方向，使其與錫波垂直。
還有(yǒu)一種可(kě)能(néng)性也(yě)會(huì)造成PCB的(de)短路(lù)故障，那就是自動插件(jiàn)彎腳。由于IPC規定線腳的(de)長度在2mm以下及擔心彎腳角度太大(dà)時零件(jiàn)會(huì)掉，故易因此而造成短路(lù)，需将焊點離(lí)開(kāi)線路(lù)2mm以上(shàng)。
除了上(shàng)面提及的(de)三種原因之外，還有(yǒu)一些原因也(yě)會(huì)導緻PCB闆的(de)短路(lù)故障，例如(rú)基闆孔太大(dà)、錫爐溫度太低、闆面可(kě)焊性不佳、阻焊膜失效、闆面污染等，都(dōu)是比較常見的(de)故障原因，工(gōng)程師(shī)可(kě)以對比以上(shàng)原因和(hé)發生故障的(de)情況逐一進行(xíng)排除和(hé)檢查。
問題二：PCB闆上(shàng)出現暗(àn)色及粒狀的(de)接點
PCB闆上(shàng)出現暗(àn)色或者是成小(xiǎo)粒狀的(de)接點問題，多半是因于焊錫被污染及溶錫中混入的(de)氧化物(wù)過多，形成焊點結構太脆。須注意勿與使用(yòng)含錫成份低的(de)焊錫造成的(de)暗(àn)色混淆。
而造成這一問題出現的(de)另一個(gè)原因，是加工(gōng)制(zhì)造過程中所使用(yòng)的(de)焊錫本身成份産生變化，雜質含量過多，需加純錫或更換焊錫。斑痕玻璃起纖維積層物(wù)理(lǐ)變化，如(rú)層與層之間發生分(fēn)離(lí)現象。但(dàn)這種情形并非焊點不良。原因是基闆受熱(rè)過高(gāo)，需降低預熱(rè)及焊錫溫度或增加基闆行(xíng)進速度。
問題三：PCB焊點變成金(jīn)黃(huáng)色
一般情況下PCB闆的(de)焊錫呈現的(de)是銀灰色，但(dàn)偶爾也(yě)有(yǒu)金(jīn)黃(huáng)色的(de)焊點出現。造成這一問題的(de)主要原因是溫度過高(gāo)，此時隻需要調低錫爐溫度即可(kě)。
問題四：闆子的(de)不良也(yě)受環境的(de)影響
由于PCB本身的(de)構造原因，當處于不利環境下，很容易造成PCB闆的(de)損害。極端溫度或者溫度變化不定，濕度過大(dà)、高(gāo)強度的(de)振動等其他(tā)條件(jiàn)都(dōu)是導緻闆子性能(néng)降低甚至報廢的(de)因素。比如(rú)說，環境溫度的(de)變化會(huì)引起闆子的(de)形變。因此将會(huì)破壞焊點，彎曲闆子形狀，或者還将可(kě)能(néng)引起闆子上(shàng)的(de)銅迹線斷路(lù)。
另一方面，空氣中的(de)水(shuǐ)分(fēn)會(huì)導緻金(jīn)屬表面氧化，腐蝕和(hé)生鏽，如(rú)暴露的(de)在外的(de)銅迹線，焊點，焊盤以及元器(qì)件(jiàn)引線。在部件(jiàn)和(hé)電路(lù)闆表面堆積污垢，灰塵或碎屑還會(huì)減少(shǎo)部件(jiàn)的(de)空氣流動和(hé)冷(lěng)卻，導緻PCB過熱(rè)和(hé)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(dà)電流或過電壓則會(huì)導緻PCB闆被擊穿或者導緻元器(qì)件(jiàn)和(hé)通路(lù)的(de)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)發生開(kāi)路(lù)。在這種情況下，元件(jiàn)和(hé)PCB之間沒有(yǒu)粘連或連接。就像短路(lù)一樣，這些也(yě)可(kě)能(néng)發生在生産過程中或焊接過程中以及其他(tā)操作過程中。振動或拉伸電路(lù)闆，跌落它們或其他(tā)機械形變因素都(dōu)會(huì)破壞迹線或焊點。同樣，化學或濕氣會(huì)導緻焊料或金(jīn)屬部件(jiàn)磨損，從而導緻組件(jiàn)引線斷裂。
問題六：元器(qì)件(jiàn)的(de)松動或錯位
在回流焊過程中，小(xiǎo)部件(jiàn)可(kě)能(néng)浮在熔融焊料上(shàng)并最終脫離(lí)目标焊點。移位或傾斜的(de)可(kě)能(néng)原因包括由于電路(lù)闆支撐不足，回流爐設置，焊膏問題，人(rén)爲錯誤等引起焊接PCB闆上(shàng)元器(qì)件(jiàn)的(de)振動或彈跳。
問題七：焊接問題
以下是由于不良的(de)焊接做法而引起的(de)一些問題：
受幹擾的(de)焊點：由于外界擾動導緻焊料在凝固之前移動。這與冷(lěng)焊點類似，但(dàn)原因不同，可(kě)以通過重新加熱(rè)進行(xíng)矯正，并保證焊點在冷(lěng)卻時而不受外界幹擾。
冷(lěng)焊：這種情況發生在焊料不能(néng)正确熔化時，導緻表面粗糙和(hé)連接不可(kě)靠。由于過量的(de)焊料阻止了完全熔化，冷(lěng)焊點也(yě)可(kě)能(néng)發生。補救措施是重新加熱(rè)接頭并去除多餘的(de)焊料。
焊錫橋：當焊錫交叉并将兩條引線物(wù)理(lǐ)連接在一起時會(huì)發生這種情況。這些有(yǒu)可(kě)能(néng)形成意想不到(dào)的(de)連接和(hé)短路(lù)，可(kě)能(néng)會(huì)導緻組件(jiàn)燒毀或在電流過高(gāo)時燒斷走線。
焊盤：引腳或引線潤濕不足。太多或太少(shǎo)的(de)焊料。由于過熱(rè)或粗糙焊接而被擡高(gāo)的(de)焊盤。
問題八：人(rén)爲失誤
PCB制(zhì)造中出現缺陷大(dà)部分(fēn)是有(yǒu)人(rén)爲失誤造成的(de)，大(dà)多數情況下，錯誤的(de)生産工(gōng)藝，元器(qì)件(jiàn)的(de)錯誤放(fàng)置以及不專業(yè)的(de)生産制(zhì)造規範是導緻多達64%可(kě)避免的(de)産品缺陷出現。由于以下幾點，導緻缺陷的(de)可(kě)能(néng)性随著(zhe)電路(lù)複雜性和(hé)生産工(gōng)藝數量而增加的(de)原因：密集封裝的(de)組件(jiàn)；多重電路(lù)層；精細的(de)走線；表面焊接組件(jiàn)；電源和(hé)接地(dì)面。
盡管每個(gè)制(zhì)造者或組裝者都(dōu)希望生産出來的(de)PCB闆子是沒有(yǒu)缺陷問題，但(dàn)就是有(yǒu)那麽幾種設計(jì)和(hé)生産的(de)過程的(de)難題造成了PCB闆問題不斷。
典型的(de)問題和(hé)結果包括如(rú)下幾點：焊接不良會(huì)導緻短路(lù)，開(kāi)路(lù)，冷(lěng)焊點等情況；闆層的(de)錯位會(huì)導緻接觸不良和(hé)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弧；将銅迹線與通路(lù)之間靠的(de)太緊，很容易出現短路(lù)的(de)風險；電路(lù)闆的(de)厚度不足會(huì)導彎曲和(hé)斷裂。
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新基建帶動中國PCB行(xíng)業(yè)高(gāo)速發展
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