PCB設計(jì)常見(jiàn)的八個問(wèn)題及解決方法
2020-12-30 11:08
在PCB闆的設計(jì)和制作(zuò)過程中，工(gōng)程師(shī)不僅需要防止PCB闆在制造加工(gōng)時出現意外，還(hái)需要避免設計(jì)失誤的問(wèn)題出現。本文就(jiù)這些常見(jiàn)的PCB問(wèn)題進行彙總和分(fēn)析，希望能夠對大(dà)家的設計(jì)和制作(zuò)工(gōng)作(zuò)帶來(lái)一定的幫助。
問(wèn)題一：PCB闆短(duǎn)路(lù)
這一問(wèn)題是會直接造成PCB闆無法工(gōng)作(zuò)的常見(jiàn)故障之一，而造成這種問(wèn)題的原因有很多，下面我們逐一進行分(fēn)析。
造成PCB短(duǎn)路(lù)的最大(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)點與點之間的距離(lí)，防止短(duǎn)路(lù)。
PCB零件(jiàn)方向的設計(jì)不适當，也同樣會造成闆子短(duǎn)路(lù)，無法工(gōng)作(zuò)。如(rú)SOIC的腳如(rú)果與錫波平行，便容易引起短(duǎn)路(lù)事(shì)故，此時可(kě)以适當修改零件(jiàn)方向，使其與錫波垂直。
還(hái)有一種可(kě)能性也會造成PCB的短(duǎn)路(lù)故障，那就(jiù)是自(zì)動插件(jiàn)彎腳。由于IPC規定線腳的長度在2mm以下及擔心彎腳角度太大(dà)時零件(jiàn)會掉，故易因此而造成短(duǎn)路(lù)，需将焊點離(lí)開線路(lù)2mm以上。
除了上面提及的三種原因之外，還(hái)有一些原因也會導緻PCB闆的短(duǎn)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(jiàn)的故障原因，工(gōng)程師(shī)可(kě)以對比以上原因和發生(shēng)故障的情況逐一進行排除和檢查。
問(wèn)題二：PCB闆上出現暗色及粒狀的接點
PCB闆上出現暗色或者是成小粒狀的接點問(wèn)題，多半是因于焊錫被污染及溶錫中混入的氧化物過多，形成焊點結構太脆。須注意勿與使用含錫成份低的焊錫造成的暗色混淆。
而造成這一問(wèn)題出現的另一個原因，是加工(gōng)制造過程中所使用的焊錫本身(shēn)成份産生(shēng)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理(lǐ)變化，如(rú)層與層之間發生(shēng)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，需降低預熱(rè)及焊錫溫度或增加基闆行進速度。
問(wèn)題三：PCB焊點變成金黃(huáng)色
一般情況下PCB闆的焊錫呈現的是銀灰色，但(dàn)偶爾也有金黃(huáng)色的焊點出現。造成這一問(wèn)題的主要原因是溫度過高，此時隻需要調低錫爐溫度即可(kě)。
問(wèn)題四：闆子的不良也受環境的影(yǐng)響
由于PCB本身(shēn)的構造原因，當處于不利環境下，很容易造成PCB闆的損害。極端溫度或者溫度變化不定，濕度過大(dà)、高強度的振動等其他(tā)條件(jiàn)都(dōu)是導緻闆子性能降低甚至報廢的因素。比如(rú)說(shuō)，環境溫度的變化會引起闆子的形變。因此将會破壞焊點，彎曲闆子形狀，或者還(hái)将可(kě)能引起闆子上的銅迹線斷路(lù)。
另一方面，空氣中的水分(fēn)會導緻金屬表面氧化，腐蝕和生(shēng)鏽，如(rú)暴露的在外的銅迹線，焊點，焊盤以及元器件(jiàn)引線。在部件(jiàn)和電路(lù)闆表面堆積污垢，灰塵或碎屑還(hái)會減少部件(jiàn)的空氣流動和冷(lěng)卻，導緻PCB過熱(rè)和性能降級。振動，跌落，擊打或彎曲PCB會使其變形并導緻出席那裂痕，而大(dà)電流或過電壓則會導緻PCB闆被擊穿或者導緻元器件(jiàn)和通路(lù)的迅速老化。
問(wèn)題五：PCB開路(lù)
當迹線斷裂時，或者焊料僅在焊盤上而不在元件(jiàn)引線上時，會發生(shēng)開路(lù)。在這種情況下，元件(jiàn)和PCB之間沒有粘連或連接。就(jiù)像短(duǎn)路(lù)一樣，這些也可(kě)能發生(shēng)在生(shēng)産過程中或焊接過程中以及其他(tā)操作(zuò)過程中。振動或拉伸電路(lù)闆，跌落它們或其他(tā)機(jī)械形變因素都(dōu)會破壞迹線或焊點。同樣，化學或濕氣會導緻焊料或金屬部件(jiàn)磨損，從(cóng)而導緻組件(jiàn)引線斷裂。
問(wèn)題六：元器件(jiàn)的松動或錯位
在回流焊過程中，小部件(jiàn)可(kě)能浮在熔融焊料上并最終脫離(lí)目标焊點。移位或傾斜的可(kě)能原因包括由于電路(lù)闆支撐不足，回流爐設置，焊膏問(wèn)題，人(rén)爲錯誤等引起焊接PCB闆上元器件(jiàn)的振動或彈跳(tiào)。
問(wèn)題七：焊接問(wèn)題
以下是由于不良的焊接做法而引起的一些問(wèn)題：
受幹擾的焊點：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(shēng)在焊料不能正确熔化時，導緻表面粗糙和連接不可(kě)靠。由于過量的焊料阻止了完全熔化，冷(lěng)焊點也可(kě)能發生(shēng)。補救措施是重新加熱(rè)接頭并去(qù)除多餘的焊料。
焊錫橋：當焊錫交叉并将兩條引線物理(lǐ)連接在一起時會發生(shēng)這種情況。這些有可(kě)能形成意想不到的連接和短(duǎn)路(lù)，可(kě)能會導緻組件(jiàn)燒毀或在電流過高時燒斷走線。
焊盤：引腳或引線潤濕不足。太多或太少的焊料。由于過熱(rè)或粗糙焊接而被擡高的焊盤。
問(wèn)題八：人(rén)爲失誤
PCB制造中出現缺陷大(dà)部分(fēn)是有人(rén)爲失誤造成的，大(dà)多數情況下，錯誤的生(shēng)産工(gōng)藝，元器件(jiàn)的錯誤放(fàng)置以及不專業的生(shēng)産制造規範是導緻多達64%可(kě)避免的産品缺陷出現。由于以下幾點，導緻缺陷的可(kě)能性随着電路(lù)複雜性和生(shēng)産工(gōng)藝數量而增加的原因：密集封裝的組件(jiàn)；多重電路(lù)層；精細的走線；表面焊接組件(jiàn)；電源和接地面。
盡管每個制造者或組裝者都(dōu)希望生(shēng)産出來(lái)的PCB闆子是沒有缺陷問(wèn)題，但(dàn)就(jiù)是有那麽幾種設計(jì)和生(shēng)産的過程的難題造成了PCB闆問(wèn)題不斷。
典型的問(wèn)題和結果包括如(rú)下幾點：焊接不良會導緻短(duǎn)路(lù)，開路(lù)，冷(lěng)焊點等情況；闆層的錯位會導緻接觸不良和整體(tǐ)性能不佳；銅迹線絕緣不佳會導緻迹線與迹線之間出現電弧；将銅迹線與通路(lù)之間靠的太緊，很容易出現短(duǎn)路(lù)的風(fēng)險；電路(lù)闆的厚度不足會導彎曲和斷裂。