Trong quá trình thiết kế và sản xuất tấm pcb, các kỹ sư có nhiệm vụ khó khăn là ngăn ngừa tai nạn trong quá trình sản xuất, đồng thời tránh bỏ lỡ thiết kế. Bài viết này nhằm mục đích tóm tắt và phân tích các vấn đề phổ biến trong sản xuất PCB, cung cấp tài liệu tham khảo hữu ích cho công việc thiết kế và sản xuất trong ngành.
Vấn đề 1: PCB board ngắn mạch là một trong những lỗi phổ biến, nó sẽ trực tiếp dẫn đến hội đồng quản trị không hoạt động bình thường. Các loại nguyên nhân tạo thành đoản mạch, cần phân tích từng cái một. Theo nghiên cứu của Phòng thí nghiệm bán dẫn mềm phía Bắc, thiết kế pad không hợp lý là yếu tố số một dẫn đến ngắn mạch, trong đó có thể thay đổi pad thành hình bầu dục tròn pad và tăng khoảng cách giữa các điểm để tránh ngắn mạch. Ngoài ra, hướng thiết kế của các bộ phận PCB không phù hợp cũng có thể gây ra ngắn mạch, chẳng hạn như chân SOIC nếu song song với sóng thiếc, có thể dễ dàng dẫn đến ngắn mạch, tại thời điểm này nên được điều chỉnh theo hướng của bộ phận sao cho nó vuông góc với sóng thiếc. Ngoài ra, tự động chèn chân uốn cũng có thể dẫn đến ngắn mạch, vì IPC yêu cầu chiều dài của chân dây dưới 2mm, trong khi các bộ phận dễ rơi ra khi góc của chân quá lớn, do đó cần đảm bảo rằng các điểm hàn ngoại tuyến ít nhất 2mm trở lên. Ngoài ra, lỗ quá lớn của tấm đế, nhiệt độ lò hàn quá thấp, hàn bảng kém, thất bại trong việc hàn và ô nhiễm bảng mạch cũng là những nguyên nhân phổ biến của ngắn mạch, các kỹ sư có thể kiểm tra từng cái một theo tình hình thực tế.
Vấn đề 2: Ban PCB xuất hiện các khớp tối hoặc dạng hạt, thường là do ô nhiễm hàn hoặc trộn quá nhiều oxit, dẫn đến cấu trúc điểm hàn yếu. Cần lưu ý rằng điều này khác với việc sử dụng hàn có hàm lượng thiếc thấp dẫn đến màu tối. Một lý do khác là thành phần của hàn đã thay đổi trong quá trình sản xuất, tạp chất tăng lên, trong trường hợp này cần phải thêm thiếc nguyên chất hoặc thay thế hàn. Ngoài ra, kính màu trải qua những thay đổi vật lý từ các lớp sợi, chẳng hạn như tách ra giữa các lớp, nhưng các điểm hàn không tốt, nhưng do nhiệt độ của chất nền quá cao, cần phải giảm nhiệt độ sơ bộ và hàn hoặc tăng tốc độ di chuyển của chất nền.
Vấn đề 3: Các điểm hàn PCB cho thấy màu vàng vàng là hiện tượng không bình thường, thông thường hàn nên có màu xám bạc. Nguyên nhân chính của các mối hàn vàng là nhiệt độ quá cao, chỉ cần hạ nhiệt độ lò tại thời điểm này.
Vấn đề 4: Tác động của môi trường đối với bảng PCB không thể bỏ qua. Dễ bị hư hỏng trong môi trường khắc nghiệt do cấu trúc đặc biệt của PCB. Các yếu tố như nhiệt độ khắc nghiệt, độ ẩm quá cao, độ rung cao có thể dẫn đến giảm hiệu suất tấm hoặc thậm chí loại bỏ. Ví dụ, sự thay đổi nhiệt độ môi trường xung quanh có thể dẫn đến biến dạng của bảng, do đó làm hỏng các mối hàn, uốn cong hình dạng bảng hoặc gây ra các vết đồng bị gãy. Độ ẩm trong không khí có thể gây ra quá trình oxy hóa, ăn mòn và rỉ sét trên bề mặt kim loại, chẳng hạn như dấu vết đồng tiếp xúc, mối hàn, miếng đệm và dây dẫn thành phần. Bụi bẩn, bụi hoặc mảnh vụn tích tụ có thể làm giảm luồng không khí và làm mát của các thành phần, dẫn đến giảm hiệu suất quá nóng của PCB. Rung, rơi, va chạm hoặc uốn cong PCB có thể làm biến dạng nó và tạo ra các vết nứt, trong khi dòng điện cao hoặc quá điện áp có thể phá vỡ PCB hoặc gây ra sự suy giảm nhanh chóng của các thành phần và đường dẫn.
Vấn đề 5: PCB mở mạch có nghĩa là dấu vết bị hỏng hoặc hàn chỉ ở trên pad và không được kết nối với phần tử dẫn, dẫn đến không có kết nối giữa các thành phần và PCB. Các vết nứt có thể xảy ra trong quá trình sản xuất, hàn hoặc các hoạt động khác và các dấu vết hoặc mối hàn có thể bị hỏng do rung, kéo dài, rơi và các yếu tố biến dạng cơ học khác. Ngoài ra, ăn mòn hóa học hoặc độ ẩm có thể dẫn đến hao mòn các thành phần hàn hoặc kim loại, dẫn đến đứt dây dẫn của thành phần.
Vấn đề 6: Trong quá trình hồi lưu, các thành phần nhỏ có thể rơi ra khỏi điểm hàn mục tiêu do lực nổi của hàn nóng chảy, dẫn đến lỏng lẻo hoặc sai vị trí. Điều này có thể là do sự rung động hoặc bùng nổ của hàn do hỗ trợ bảng không đầy đủ, thiết lập lò phản hồi không đúng cách, vấn đề hàn dán hoặc lỗi của con người.
Vấn đề 7: Thực hành hàn kém có thể dẫn đến một loạt các vấn đề. Các mối hàn bị xáo trộn được hình thành khi nhiễu bên ngoài khiến hàn di chuyển trước khi đóng rắn tương tự như các mối hàn lạnh nhưng vì những lý do khác nhau và có thể được điều chỉnh bằng cách làm nóng lại và đảm bảo chúng không bị xáo trộn khi nguội. Mặt khác, hàn lạnh xảy ra khi hàn không tan chảy đúng cách, dẫn đến bề mặt gồ ghề và kết nối không đáng tin cậy và có thể được khắc phục bằng cách làm nóng lại các mối nối và loại bỏ các mối hàn dư thừa. Cầu nối hàn là một tình huống trong đó các mối hàn vượt qua và kết nối vật lý hai dây dẫn với nhau, điều này có thể tạo ra các kết nối và ngắn mạch không mong muốn, khiến các thành phần bị cháy hoặc cháy liên kết. Ngoài ra, không đủ độ ẩm của pad, quá nhiều hoặc quá ít hàn và nâng pad do quá nóng hoặc hàn thô cũng là mối quan tâm.
Vấn đề 8: Lỗi của con người là nguồn chính của các khuyết tật trong sản xuất PCB. Quy trình sản xuất không chính xác, sai lệch các thành phần và thực hành sản xuất không chuyên nghiệp dẫn đến các khuyết tật có thể tránh được lên đến 64%. Khi độ phức tạp của mạch và số lượng các quy trình sản xuất tăng lên, khả năng bị lỗi cũng tăng lên, đặc biệt là trong các thành phần được đóng gói dày đặc, nhiều lớp mạch, liên kết tốt, các thành phần hàn bề mặt và mặt phẳng nguồn và mặt đất. Mặc dù các nhà sản xuất và lắp ráp muốn sản xuất bảng mạch PCB không bị lỗi, những thách thức trong quá trình thiết kế và sản xuất có thể dẫn đến các vấn đề liên tục. Các vấn đề và kết quả điển hình bao gồm các điểm hàn lạnh do ngắn mạch, đứt mạch và hàn kém; Tiếp xúc kém và hiệu suất kém do sự sai lệch của các lớp; hồ quang được tạo ra do cách điện kém của dấu vết đồng; Nguy cơ ngắn mạch do dấu vết đồng quá gần đường đi; cũng như uốn cong và gãy do không đủ độ dày của tấm.
Thiết kế và sản xuất PCB đòi hỏi sự chú ý tỉ mỉ đến từng chi tiết, và đối mặt với những thách thức như ngắn mạch, khuyết tật hàn và khả năng thích ứng với môi trường, quá trình thiết kế và công nghệ sản xuất PCB cần được tối ưu hóa liên tục. Trong tương lai, chúng tôi mong muốn các đồng nghiệp trong ngành tìm kiếm sự đổi mới và hợp tác để cải thiện hiệu suất và chất lượng của PCB, góp phần vào sự thịnh vượng của công nghệ điện tử.