PCB技術 - PCBボード設計の共通の問題の第一の観察

PCBボードの設計と製作過程において、エンジニアはPCBボードが製造加工時に事故が発生することを防止するだけでなく、設計ミスの問題を回避する必要がある。本文はこれらのよくあるPCB問題についてまとめて分析して、みんなの設計と製作の仕事に一定の助けをもたらすことができることを望みます。

問題1：PCBボード短絡

この問題は、PCBボードが動作しなくなる原因となるよくある障害の1つですが、その原因はいくつかあります。以下では、1つずつ分析していきます。

PCB短絡の最大の原因は、パッドの設計が不適切であることであり、この場合、円形パッドを楕円形に変更し、点と点の間の距離を大きくし、短絡を防止することができる。

PCB部品の方向の設計が適切ではなく、同様にプレートが短絡し、動作しないことがあります。SOICの足がスズ波と平行であれば短絡事故を起こしやすく、その場合はスズ波に垂直になるように部品方向を適宜修正することができる。

PCBの短絡障害を引き起こす可能性もあります。それは自動プラグインの曲がりです。IPCで規定されているピンの長さが2 mm以下であることと、曲げ角度が大きすぎると部品が落下する恐れがあるため、短絡しやすく、溶接点を2 mm以上線路から離す必要がある。

上記の3つの原因のほかに、基板の孔が大きすぎる、錫炉の温度が低すぎる、板面の溶接性が悪い、溶接抵抗膜の故障、板面の汚染など、PCB板の短絡故障を引き起こす原因もあり、エンジニアはこれらの原因と故障が発生した状況を一つ一つ排除し、検査することができる。

問題2：PCBボードに暗い色と粒状の接点が現れる

PCB板に暗い色が現れたり、粒状になったりする接点の問題は、半田が汚染されたり、半田に混入した酸化物が多すぎたり、半田構造が脆いことに起因することが多い。スズ含有成分の低い半田を用いた暗い色と混同しないように注意すること。

この問題が発生したもう一つの原因は、加工製造過程で使用される半田自体の成分に変化が生じ、不純物の含有量が多すぎて、純粋な半田を追加するか、半田を交換する必要があることである。層と層との間に分離現象が発生するなど、斑状ガラスの繊維積層体の物理的変化。しかし、この場合は溶接点が不良ではない。基板が熱を受けすぎているため、予熱や半田温度を下げたり、基板の走行速度を上げたりする必要がある。

問題3：PCB溶接点が黄金色になる

一般的にPCB板の半田は銀灰色を呈しているが、たまに黄金色の半田点が現れることもある。この問題の主な原因は温度が高すぎることであり、この場合は錫炉の温度を下げるだけでよい。

問題4：プレートの不良も環境の影響を受ける

PCB自体の構造上の理由により、不利な環境下にあるとPCBボードの損害を与えやすい。極端な温度や温度変化が不定で、湿度が大きすぎて、高強度の振動などの他の条件はすべて板の性能の低下や廃棄を招く要素である。例えば、周囲温度の変化はプレートの変形を引き起こす。そのため、溶接点が破壊されたり、板の形状が曲げられたり、板上の銅のトレースが切断されたりする可能性もあります。

一方、空気中の水分は金属表面の酸化、腐食、錆、例えば露出した銅のトレース、溶接点、パッド、および部品リードを引き起こすことがあります。部品や回路 基板の表面に汚れが堆積すると、ほこりや屑が部品の空気の流れや冷却を減らし、PCBの過熱や性能の低下を招くこともあります。振動、落下、打撃または曲げPCBは変形し、そのひび割れに出席するが、大電流または過電圧はPCB板が破壊されたり、部品と通路の急速な老化を招いたりする。

問題5：PCBオープン

トレースが破断した場合、または溶接パッド上にのみあって素子リード上にない場合、オープンが発生します。この場合、素子とPCBとの間に接着や接続はない。短絡のように、これらは製造中や溶接中、その他の作業中にも発生する可能性があります。回路基板を振動させたり引き伸ばしたり、落下させたりすると、トレースや溶接点が破壊されます。同様に、化学的または湿気により、はんだまたは金属部品が摩耗し、アセンブリのリード線が破断することがあります。

問題6：部品の緩みや位置ずれ

リフロー溶接中に、ウィジェットが溶融半田上に浮いて最終的に目的の半田点から離れる可能性があります。変位または傾斜の可能性のある原因としては、回路基板の支持不足、リフロー炉の設置、溶接ペーストの問題、人為的なミスなどによる溶接PCB基板上の部品の振動またはバウンドが挙げられる。

問題7：溶接問題

以下は不良な溶接方法によるいくつかの問題である：

干渉溶接点：外部摂動により、凝固する前に半田が移動します。これは冷間溶接点と類似しているが、原因が異なり、再加熱により矯正することができ、冷却時に外部から干渉されないようにすることができる。

冷間溶接：このような状況は溶接材料が正しく溶融できない時に発生し、表面の粗さと接続が信頼できない。過剰な半田が完全な溶融を阻止するため、冷間半田点も発生する可能性があります。救済策は、コネクタを再加熱し、余分な半田を除去することです。

半田ブリッジ：半田が交差し、2本のリード線が物理的に接続されている場合に発生します。これらは予期せぬ接続と短絡を形成する可能性があり、コンポーネントが焼損したり、電流が高すぎると焼損したりする可能性があります。

パッド：ピンまたはリードの濡れ不足。多すぎるか少なすぎる半田。過熱または粗い溶接のために持ち上げられたパッド。

問題8：ヒューマンエラー

PCB製造における欠陥の大部分は人為的なミスによるものであり、多くの場合、誤った生産プロセス、部品の誤った配置及び専門的でない生産製造規範は64%まで回避可能な製品欠陥の出現を招いた。以下の点により、回路の複雑さと生産プロセスの数に伴って欠陥を引き起こす可能性が増加した原因：密集パッケージのコンポーネント、多重回路層、細かい引き廻し表面溶接アセンブリ、電源装置と接地面。

各製造者や組立者は生産されたPCBボードに欠陥の問題はないことを望んでいるが、そのようないくつかの設計と生産の過程の難題がPCBボードの問題を絶えず引き起こしている。

典型的な問題と結果は以下の点を含む：溶接不良は短絡、開放、冷間溶接点などの情況を招くことができる、板層の位置ずれは接触不良と全体的な性能不良を引き起こす、銅トレースの絶縁不良はトレースとトレースの間にアークが発生することがある、銅の跡線と通路の間をきつくしすぎて、短絡のリスクが出やすい、回路基板の厚さが不足すると、曲がったり折れたりすることがあります。