Leiterplattentechnisch - PCB Board Design und Herstellung Häufige Probleme und Optimierungsstrategien

Im Leiterplattendesign und Herstellungsprozess haben Ingenieure die mühsame Aufgabe, Unfälle im Herstellungsprozess zu verhindern, aber auch Konstruktionslücken zu vermeiden. Der Zweck dieses Artikels ist es, die Leiterplattenherstellung gängiger Probleme zusammenzufassen und zu analysieren, um nützliche Referenzen für die Konstruktions- und Fertigungsarbeiten der Industrie zu liefern.

Problem 1: PCB-Platine Kurzschluss ist einer der häufigsten Fehler, er führt direkt dazu, dass die Platine nicht richtig funktionieren kann. Kurzschluss aus einer Vielzahl von Gründen, müssen einzeln analysiert werden. Gemäß der North Soft Semiconductor Laboratory Studie ist das Lötpads-Design nicht vernünftig, ist der erste Faktor, der zu Kurzschluss führt, in dieser Hinsicht kann auf ovale runde Pads geändert werden und den Abstand zwischen den Lötstellen erhöhen, um Kurzschluss zu vermeiden. Darüber hinaus werden PCB-Teile der Richtung des Designs nicht angemessen auch einen Kurzschluss auslösen, wie der Fuß des SOIC, wenn die Parallele zur Zinnwelle, es leicht ist, zu einem Kurzschluss zu führen, zu diesem Zeitpunkt sollte auf die Richtung der Teile eingestellt werden, so dass es senkrecht zur Zinnwelle steht. Darüber hinaus kann die automatische steckbare Fußbiegung auch Kurzschluss verursachen, da der IPC die Länge des Linienfußes 2mm darunter erfordert, und der Winkel des Fußes zu groß ist, wenn die Teile leicht abzufallen sind, so dass Sie sicherstellen müssen, dass die Lötstellen von der Linie mindestens 2mm oberhalb entfernt sind. Darüber hinaus ist das Substratloch zu groß, die Temperatur des Zinnofens ist zu niedrig, die Platine kann schlecht gelötet werden, Lötmaskenfehler, Leiterplattenverschmutzung usw. ist auch ein häufiger Kurzschlussgrund, Ingenieure können auf der tatsächlichen Situation eines nach dem anderen basieren, um zu überprüfen.

Problem 2: Leiterplatten erscheinen dunkle oder körnige Verbindungen, normalerweise aufgrund von Lötverbindung oder Oxidmischung zu viel, was zu einer schwachen Lötverbindung führt. Es ist zu beachten, dass dies von der Verwendung von niedrigem Zinngehalt des Lots zu unterscheiden ist, was zu dunklen Farben führt. Ein weiterer Grund ist, dass sich die Zusammensetzung des Lots während des Produktionsprozesses geändert hat und Verunreinigungen zugenommen haben, in diesem Fall ist es notwendig, reines Zinn hinzuzufügen oder das Lot zu ersetzen. Darüber hinaus ändert sich das Buntglas aus der Faserschicht physikalischer Veränderungen, wie Zwischenschichttrennung, aber keine schlechten Lötstellen, aber das Substrat ist aufgrund von Hitze zu hoch, müssen Sie die Vorwärm- und Löttemperatur reduzieren oder die Substratfahrgeschwindigkeit beschleunigen.

Problem 3: PCB-Lötstellen zeigen, dass Goldgelb kein normales Phänomen ist, normalerweise sollte Lot silbergrau sein. Der Hauptgrund für die goldfarbenen Lötstellen ist die Temperatur zu hoch, zu diesem Zeitpunkt muss nur die Temperatur des Ofens gesenkt werden.

Problem 4: Die Auswirkungen der Umwelt auf die Leiterplatte sollten nicht ignoriert werden. Aufgrund der speziellen Struktur der Leiterplatte, anfällig für Beschädigungen in rauen Umgebungen. Extreme Temperaturen, übermäßige Feuchtigkeit, hochintensive Vibrationen und andere Faktoren können zu Leistungseinbußen oder sogar Schrott führen. Zum Beispiel können Änderungen der Umgebungstemperatur zu einer Verformung der Leiterplatte führen, die wiederum Lötstellen beschädigen, die Leiterplattenform verbiegen oder Kupferspuren brechen kann. Feuchtigkeit in der Luft kann Oxidation, Korrosion und Rost auf Metalloberflächen wie freigelegten Kupferspuren, Lötstellen, Pads und Bauteilleitungen verursachen. Schmutz-, Staub- oder Schmutzansammlungen können den Luftstrom und die Kühlung von Komponenten verringern, was zu einer verminderten Überhitzungsleistung der Leiterplatte führt. Vibrationen, Fallen, Schlagen oder Biegen der Leiterplatte können sie verformen und Risse erzeugen, während hohe Ströme oder Überspannungen die Leiterplatte durchbrechen oder eine schnelle Verschlechterung von Komponenten und Bahnen verursachen können.

Problem 5: PCB Open Circuit bedeutet, dass die Leiterbahnen gebrochen sind oder das Lot einfach auf den Pads bleibt, ohne mit den Bauteilleitungen verbunden zu sein, was zu keiner Verbindung zwischen dem Bauteil und der Leiterplatte führt. Ein offener Kreislauf kann während der Produktion, Löten oder anderen Operationen auftreten, Vibrationen, Dehnen, Fallen und andere mechanische Verformungsfaktoren können die Spur- oder Lötstellen beschädigen. Auch chemische Korrosion oder Feuchtigkeit kann dazu führen, dass Löt- oder Metallteile verschleißen, was zu einem Bruch von Bauteilblei führt.

Problem 6: Während des Reflow-Prozesses können sich aufgrund des Auftriebs des geschmolzenen Lots kleine Bauteile von der Solllötstelle lösen, was zu Lockerung oder Fehlausrichtung führt. Dies kann auf Lötverschütterungen oder Knacken zurückzuführen sein, die durch unzureichende Leiterplattenunterstützung, falsche Reflowofeneinstellungen, Lötpastenprobleme oder menschliche Fehler verursacht werden.

Problem 7:Schlechte Lötpraktiken können eine Vielzahl von Problemen verursachen. Gestörte Lötstellen, die entstehen, wenn äußere Störungen dazu führen, dass sich das Lot vor dem Erstarren bewegt, ähneln Kaltlötstellen, haben aber eine andere Ursache und können durch Erwärmen und Sicherstellen, dass die Verbindungen beim Abkühlen ungestört bleiben, korrigiert werden. Kaltlöten hingegen tritt auf, wenn das Lot nicht richtig schmilzt, was zu einer rauen Oberfläche und einer unzuverlässigen Verbindung führt, und wird durch Erwärmen der Verbindung und Entfernen des überschüssigen Lots behoben. Lötbrücken ist eine Bedingung, bei der Lot zwei Leitungen kreuzt und physisch miteinander verbindet, was zu unbeabsichtigten Verbindungen und Kurzschlüssen führen kann, die zu einem Bauteilausbrand oder ausgebrannten Ausrichtungen führen können. Darüber hinaus sind unzureichende Pad-Benetzung, zu viel oder zu wenig Lot und Pad-Anheben durch Überhitzung oder grobes Löten ebenfalls besorgniserregend.

Problem 8:Menschlicher Fehler ist eine Hauptquelle von Fehlern in der Leiterplattenherstellung. Falsche Produktionsprozesse, Fehlplatzierung von Bauteilen und unprofessionelle Herstellungspraktiken sind für bis zu 64% vermeidbarer Fehler verantwortlich. Da die Komplexität der Schaltungen und die Anzahl der Produktionsprozesse zunimmt, steigt auch das Fehlerpotenzial, insbesondere bei dicht verpackten Komponenten, Mehrfachschaltungsschichten, Feinausrichtungen, oberflächenverlöteten Komponenten sowie Leistungs- und Masseebenen. Trotz des Wunsches von Herstellern und Monteuren, fehlerfreie Leiterplatten herzustellen, können Herausforderungen im Design- und Produktionsprozess zu anhaltenden Problemen führen. Typische Probleme und Ergebnisse sind Kurzschlüsse, offene Schaltungen und kalte Lötstellen aufgrund von schlechtem Löten; schlechter Kontakt und schlechte Leistung aufgrund von Fehlausrichtung der Schichten; Lichtbögen durch schlecht isolierte Kupferleitdrähte; Gefahr von Kurzschlüssen durch zu nahe am Weg liegende Kupferdrahte; und Biegen und Brüchen durch unzureichende Plattendicke.

Die Konstruktion und Herstellung von Leiterplatten erfordert eine sorgfältige Liebe zum Detail. Angesichts Herausforderungen wie Kurzschlüsse, Lötfehler und Umweltanpassungsfähigkeit müssen Designprozess und Leiterplattenfertigungstechnologie kontinuierlich optimiert werden. In Zukunft freuen wir uns darauf, dass Kollegen in der Branche Innovationen suchen, zusammenarbeiten, um die Leistung und Qualität von Leiterplatten zu verbessern und zum Wohlstand der elektronischen Technologie beizutragen.