อะไรคือปัจจัยทั่วไปที่ทำให้เกิดความล้มเหลวของแผงวงจร PCB?

แผงวงจรพิมพ์ เป็นผู้ให้บริการเชื่อมต่อไฟฟ้าสำหรับชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ การพัฒนามีประวัติยาวนานกว่า 100 ปี; การออกแบบส่วนใหญ่เป็นการออกแบบเลย์เอาต์ ข้อได้เปรียบหลักของการใช้แผงวงจรคือการลดข้อผิดพลาดในการเดินสายและการประกอบ และปรับปรุงระดับของระบบอัตโนมัติและอัตราแรงงานในการผลิต ตามจำนวนแผงวงจร มันสามารถแบ่งออกเป็นกระดานด้านเดียว กระดานสองด้าน กระดานสี่ชั้น กระดานหกชั้น และแผงวงจรหลายชั้นอื่น ๆ

ipcb

เนื่องจากแผงวงจรพิมพ์ไม่ใช่ผลิตภัณฑ์เทอร์มินัลทั่วไป คำจำกัดความของชื่อจึงค่อนข้างสับสน ตัวอย่างเช่น เมนบอร์ดสำหรับคอมพิวเตอร์ส่วนบุคคลเรียกว่าเมนบอร์ด และไม่สามารถเรียกว่าแผงวงจรหลักได้โดยตรง แม้ว่าจะมีแผงวงจรอยู่ในเมนบอร์ด แต่ก็ไม่เหมือนกัน ดังนั้นเมื่อประเมินอุตสาหกรรม ทั้งสองมีความเกี่ยวข้องกันแต่ไม่สามารถพูดได้ว่าเหมือนกัน อีกตัวอย่างหนึ่ง: เนื่องจากมีชิ้นส่วนวงจรรวมติดตั้งอยู่บนแผงวงจร สื่อข่าวจึงเรียกมันว่าบอร์ด IC แต่ที่จริงแล้วมันไม่เหมือนกับแผงวงจรพิมพ์ เรามักจะพูดว่าแผงวงจรพิมพ์หมายถึงบอร์ดเปล่านั่นคือแผงวงจรที่ไม่มีส่วนประกอบด้านบน ในกระบวนการออกแบบบอร์ด PCB และการผลิตแผงวงจร วิศวกรไม่เพียงแต่ต้องป้องกันอุบัติเหตุในกระบวนการผลิตบอร์ด PCB แต่ยังต้องหลีกเลี่ยงข้อผิดพลาดในการออกแบบด้วย

ปัญหาที่ 1: การลัดวงจรของแผงวงจร: สำหรับปัญหาประเภทนี้ เป็นหนึ่งในความผิดปกติทั่วไปที่จะทำให้แผงวงจรไม่ทำงานโดยตรง เหตุผลที่ใหญ่ที่สุดสำหรับการลัดวงจรของบอร์ด PCB คือการออกแบบแผ่นบัดกรีที่ไม่เหมาะสม ในตอนนี้ คุณสามารถเปลี่ยนแผ่นบัดกรีแบบกลมเป็นวงรีได้ รูปร่างเพิ่มระยะห่างระหว่างจุดเพื่อป้องกันไฟฟ้าลัดวงจร การออกแบบทิศทางของชิ้นส่วนพิสูจน์อักษร PCB ที่ไม่เหมาะสมจะทำให้บอร์ดลัดวงจรและไม่สามารถทำงานได้ ตัวอย่างเช่น ถ้าพินของ SOIC ขนานกับคลื่นดีบุก จะทำให้เกิดอุบัติเหตุไฟฟ้าลัดวงจรได้ง่าย ในขณะนี้ ทิศทางของชิ้นงานสามารถปรับเปลี่ยนได้อย่างเหมาะสมเพื่อให้ตั้งฉากกับคลื่นดีบุก มีความเป็นไปได้อีกประการหนึ่งที่จะทำให้เกิดความล้มเหลวในการลัดวงจรของ PCB นั่นคือเท้างอของปลั๊กอินอัตโนมัติ เนื่องจาก IPC กำหนดว่าความยาวของพินน้อยกว่า 2 มม. และมีความกังวลว่าชิ้นส่วนจะตกลงมาเมื่อมุมของขาที่งอมากเกินไปจะทำให้เกิดไฟฟ้าลัดวงจรได้ง่ายและข้อต่อประสานจะต้องมากกว่า ห่างจากวงจรไม่เกิน 2 มม.

ปัญหาที่ 2: ข้อต่อบัดกรี PCB กลายเป็นสีเหลืองทอง: โดยทั่วไปการบัดกรีบนแผงวงจร PCB จะเป็นสีเทาเงิน แต่บางครั้งก็มีข้อต่อบัดกรีสีทอง สาเหตุหลักของปัญหานี้คืออุณหภูมิสูงเกินไป ในเวลานี้ คุณเพียงแค่ต้องลดอุณหภูมิของเตาหลอมดีบุกเท่านั้น

ปัญหาที่ 3: หน้าสัมผัสสีเข้มและละเอียดปรากฏบนแผงวงจร: หน้าสัมผัสสีเข้มหรือเม็ดเล็กปรากฏบน PCB ปัญหาส่วนใหญ่เกิดจากการปนเปื้อนของตัวประสานและออกไซด์ที่มากเกินไปที่ผสมในดีบุกที่หลอมเหลวซึ่งก่อให้เกิดโครงสร้างข้อต่อประสาน กรอบ. ระวังอย่าสับสนกับสีเข้มที่เกิดจากการใช้บัดกรีที่มีปริมาณดีบุกต่ำ อีกสาเหตุหนึ่งของปัญหานี้คือองค์ประกอบของการบัดกรีที่ใช้ในกระบวนการผลิตมีการเปลี่ยนแปลง และปริมาณสิ่งเจือปนสูงเกินไป จำเป็นต้องเติมดีบุกบริสุทธิ์หรือเปลี่ยนบัดกรี กระจกสีทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงทางกายภาพในการสะสมของเส้นใย เช่น การแยกตัวระหว่างชั้นต่างๆ แต่สถานการณ์นี้ไม่ได้เกิดจากข้อต่อบัดกรีไม่ดี เหตุผลก็คือพื้นผิวได้รับความร้อนสูงเกินไป ดังนั้นจึงจำเป็นต้องลดอุณหภูมิในการอุ่นและการบัดกรีหรือเพิ่มความเร็วของพื้นผิว

ปัญหาที่ 4: ส่วนประกอบ PCB หลวมหรือวางผิดที่: ในระหว่างกระบวนการบัดกรีแบบรีโฟลว์ ชิ้นส่วนขนาดเล็กอาจลอยอยู่บนตัวประสานที่หลอมเหลวและในที่สุดก็ออกจากข้อต่อบัดกรีเป้าหมาย สาเหตุที่เป็นไปได้ของการเคลื่อนตัวหรือเอียง ได้แก่ การสั่นหรือการเด้งกลับของส่วนประกอบบนบอร์ด PCB ที่บัดกรีเนื่องจากการสนับสนุนแผงวงจรไม่เพียงพอ การตั้งค่าเตาอบ reflow ปัญหาการวางประสาน และข้อผิดพลาดของมนุษย์

ปัญหาที่ 5: วงจรเปิดของแผงวงจร: เมื่อรอยขาดหรือบัดกรีอยู่บนแผ่นเท่านั้นและไม่ได้อยู่ที่ตะกั่วส่วนประกอบ วงจรเปิดจะเกิดขึ้น ในกรณีนี้ ไม่มีการยึดเกาะหรือการเชื่อมต่อระหว่างส่วนประกอบกับ PCB เช่นเดียวกับการลัดวงจร สิ่งเหล่านี้อาจเกิดขึ้นในระหว่างกระบวนการผลิตหรือระหว่างกระบวนการเชื่อมและการทำงานอื่นๆ การสั่นหรือการยืดตัวของแผงวงจร การหล่น หรือปัจจัยการเสียรูปทางกลอื่นๆ จะทำลายร่องรอยหรือรอยต่อประสาน ในทำนองเดียวกัน สารเคมีหรือความชื้นอาจทำให้บัดกรีหรือชิ้นส่วนโลหะสึกหรอ ซึ่งอาจทำให้ส่วนประกอบแตกหักได้

ปัญหาที่ 6: ปัญหาการเชื่อม: ต่อไปนี้คือปัญหาบางประการที่เกิดจากแนวปฏิบัติในการเชื่อมที่ไม่ดี: รอยต่อประสานที่รบกวน: เนื่องจากการรบกวนจากภายนอก ตัวประสานจะเคลื่อนที่ก่อนการแข็งตัว คล้ายกับข้อต่อประสานเย็น แต่เหตุผลต่างกัน สามารถแก้ไขได้โดยการอุ่นซ้ำ และข้อต่อประสานจะไม่ถูกรบกวนจากภายนอกเมื่อเย็นลง การเชื่อมเย็น: สถานการณ์นี้เกิดขึ้นเมื่อบัดกรีไม่สามารถหลอมได้อย่างถูกต้อง ส่งผลให้พื้นผิวขรุขระและการเชื่อมต่อไม่น่าเชื่อถือ เนื่องจากการบัดกรีที่มากเกินไปจะป้องกันการหลอมได้อย่างสมบูรณ์ จึงอาจเกิดรอยต่อของบัดกรีเย็นได้ วิธีแก้ไขคือการอุ่นข้อต่อและนำบัดกรีส่วนเกินออก สะพานประสาน: สิ่งนี้เกิดขึ้นเมื่อประสานข้ามและเชื่อมต่อสองสายเข้าด้วยกัน สิ่งเหล่านี้อาจก่อให้เกิดการเชื่อมต่อที่ไม่คาดคิดและไฟฟ้าลัดวงจร ซึ่งอาจทำให้ส่วนประกอบเกิดการเผาไหม้หรือเผาไหม้ออกเมื่อกระแสไฟสูงเกินไป การทำให้แผ่น หมุด หรือสายนำเปียกไม่เพียงพอ บัดกรีมากเกินไปหรือน้อยเกินไป แผ่นรองที่ยกขึ้นเนื่องจากความร้อนสูงเกินไปหรือการบัดกรีหยาบ

ปัญหาที่ 7: ความไม่ดีของบอร์ด pcb ก็ได้รับผลกระทบจากสิ่งแวดล้อมเช่นกัน เนื่องจากโครงสร้างของ PCB เอง เมื่ออยู่ในสภาพแวดล้อมที่ไม่เอื้ออำนวย จะทำให้แผงวงจรเสียหายได้ง่าย ความผันผวนของอุณหภูมิหรืออุณหภูมิที่รุนแรง ความชื้นที่มากเกินไป การสั่นที่มีความเข้มสูง และสภาวะอื่นๆ ล้วนเป็นปัจจัยที่ทำให้ประสิทธิภาพของบอร์ดลดลงหรือกระทั่งของเสีย ตัวอย่างเช่น การเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิแวดล้อมจะทำให้บอร์ดเสียรูป ดังนั้นข้อต่อประสานจะถูกทำลาย รูปร่างของกระดานจะโค้งงอ หรือรอยทองแดงบนกระดานอาจแตกได้ ในทางกลับกัน ความชื้นในอากาศสามารถทำให้เกิดปฏิกิริยาออกซิเดชัน การกัดกร่อน และการเกิดสนิมบนผิวโลหะได้ เช่น ร่องรอยทองแดงที่เปิดเผย รอยต่อประสาน แผ่นอิเล็กโทรด และสายนำส่วนประกอบ การสะสมของสิ่งสกปรก ฝุ่น หรือเศษซากบนพื้นผิวของส่วนประกอบและแผงวงจรยังช่วยลดการไหลของอากาศและการระบายความร้อนของส่วนประกอบ ทำให้เกิดความร้อนสูงเกินไปของ PCB และประสิทธิภาพการทำงานลดลง การสั่นสะเทือน การตก การกระแทก หรืองอ PCB จะทำให้ PCB เสียรูปและทำให้เกิดรอยแตก ในขณะที่กระแสไฟสูงหรือแรงดันไฟเกินจะทำให้ PCB พังหรือทำให้ส่วนประกอบและทางเดินเสื่อมสภาพอย่างรวดเร็ว

คำถามที่ 8: ข้อผิดพลาดของมนุษย์: ข้อบกพร่องส่วนใหญ่ในการผลิต PCB เกิดจากความผิดพลาดของมนุษย์ ในกรณีส่วนใหญ่ กระบวนการผลิตที่ไม่ถูกต้อง การจัดวางส่วนประกอบที่ไม่ถูกต้อง และข้อกำหนดการผลิตที่ไม่เป็นมืออาชีพ อาจทำให้เกิดการหลีกเลี่ยงได้ถึง 64% ข้อบกพร่องของผลิตภัณฑ์ปรากฏขึ้น