PCB技術 - PCB板設計中的五個問題

在PCB板設計和生產過程中，工程師不僅需要防止PCB板 在製造過程中發生事故，還需要避免設計錯誤。

ipcb總結分析了幾個常見的PCB問題，希望能給大家的設計和生產工作帶來一些幫助。

PCB板 設計

問題一：PCB板  短路

這個問題是可以直接導致PCB無法工作的常見故障之一，導致這個問題的原因有很多。我們將一一分析。

PCB短路的原因是焊盤設計不當。這時候可以把圓墊改成橢圓，增加點之間的距離，防止短路。

PCB零件方向設計不當也會造成電路板短路而無法工作。例如，如果SOIC的腳與錫波平行，就容易引起短路事故。這時可以適當修改零件的方向，使其垂直於錫波。

還有一種可能是PCB短路故障，即插件自動彎折。因為線腳長度小於2mm，彎腳角度過大會導致零件脫落，容易造成短路。因此，焊點應離線路2mm以上。

除了上述三個原因外，還有一些原因會導致PCB短路故障，如底板孔過大、錫爐溫度過低、板面可焊性差、阻焊失效、板表面污染等，這些都是比較常見的故障原因。工程師可以對上述原因和故障情況一一排除和檢查。

問題二：PCB板上出現黑色顆粒狀觸點

PCB板上出現黑色或小顆粒焊點的問題，多 是由於焊錫的污染和溶解錫中混入過多的氧化物，導致形成過脆的焊點結構。應注意不要與使用低錫含量焊料造成的深色混淆。

這個問題的另一個原因是在加工製造過程中使用的焊錫成分發生了變化，雜質含量過多，因此應添加或更換純錫。玻璃纖維層的物理變化，如層間分離。但這並不是一個糟糕的焊點。原因是基板過熱，因此需要降低預熱和焊接溫度或提高基板的行進速度。

問題三：PCB焊點變成金黃色

PCB的焊錫一般為銀灰色，但偶爾會出現金黃色的焊點。這個問題的主要原因是溫度太高，所以我們只需要降低錫爐的溫度。

問題四：壞板也受環境影響

由於PCB本身的結構，在不利的環境下很容易對PCB造成損壞。極端溫度或溫差、濕度過大、高強度振動等條件是導致闆卡性能下降甚至報廢的因素。例如，環境溫度的變化會導致電路板變形。因此，焊點會損壞，板的形狀會彎曲，或者板上的銅跡可能會斷裂。

另一方面，空氣中的水分會導致金屬表面氧化、腐蝕和生鏽，例如暴露的銅跡、焊點、焊盤和元件引線。污垢、灰塵或碎屑在元件和電路板表面的堆積也會減少元件的氣流和冷卻，導致PCB過熱和性能下降。振動、跌落、撞擊或彎曲PCB會變形並引起裂紋，而大電流或過電壓會導致PCB擊穿或元件和通道快速老化。

PCB板 

問題五：PCB開路

當走線斷開或焊料僅在焊盤上而不在元件引線上時，就會發生開路。在這種情況下，元件和 PCB 之間沒有粘附或連接。與短路一樣，這些也可能發生在生產或焊接和其他操作過程中。電路板的振動或拉伸、掉落或其他機械變形因素可能會破壞走線或焊點。同樣，化學物質或濕氣會導致焊料或金屬部件磨損，從而導致元件引線斷裂。

問題六：元件鬆動或錯位

在回流焊接期間，小零件可能會漂浮在熔化的焊料上並最終離開目標焊點。移位或傾斜的可能原因包括電路板支撐不足、回流爐的設置、錫膏問題、人為錯誤等導致PCB上元器件的振動或彈跳。

問題 7：焊接

以下是不良焊接操作引起的一些問題：

受干擾的焊點：由於外部干擾，焊料在凝固之前移動。這類似於冷焊點，但原因不同。可通過再加熱進行矯正，焊點冷卻後可不受外界干擾。

冷焊：當焊料無法正常熔化時會發生這種情況，從而導致表面粗糙和連接不可靠。由於過多的焊料會阻止完全熔化，因此也可能出現冷焊點。補救措施是重新加熱接頭並去除多餘的焊料。

焊橋：當焊料交叉並將兩條引線物理連接在一起時，就會發生這種情況。這些可能會形成意外的連接和短路，當電流過高時可能會導致元件燒毀或線路燒毀。

焊盤：引腳或引線潤濕不足。焊料過多或過少。由於過熱或粗焊造成的焊盤凸起。

問題 8：人為錯誤

PCB製造中的大多數缺陷都是由人為錯誤引起的。在大多數情況下，錯誤的生產工藝、錯誤的元件放置和缺乏製造規範導致了 64% 的可避免的產品缺陷。由於以下原因，隨著電路的複雜性和生產過程的數量增加，缺陷的可能性增加： 組件密集；多個電路層；精細佈線；表面焊接元件；電源和地。

雖然每個製造商或組裝商都希望生產出沒有缺陷的PCB板，但在設計和生產過程中存在一些問題，導致PCB問題不斷。

典型的問題和結果包括：焊接不良會導致短路、斷路、冷焊點等；板子錯位會導致接觸不良，整體性能不佳；銅走線絕緣不良會導致走線間產生電弧；銅線與路徑之間距離過近，容易導致短路風險；電路板厚度不足會導致彎曲和斷裂裂紋。