PCB技術 - PCBボード設計における5つの問題

PCBボードの設計と製造の過程で、エンジニアはPCBボード が製造プロセスで事故を起こさないようにするだけでなく、設計エラーを回避する必要があります。

ipcbは、いくつかの一般的なPCBの問題を要約して分析し、すべての人の設計および製造作業に役立つことを期待しています。

PCB基板の 設計

問題1：PCBボードの  短絡

この問題は、PCBが直接機能しなくなる可能性のある一般的な障害の1つであり、この問題には多くの理由があります。それらを一つ一つ分析していきます。

PCB短絡の理由は、パッドが適切に設計されていないためです。このとき、丸パッドを楕円形に変更してポイント間の距離を広げ、短絡を防ぐことができます。

PCB部品の方向の不適切な設計も、ボードの短絡を引き起こし、機能しなくなります。たとえば、SOICの足がスズ波と平行であると、短絡事故が発生しやすくなります。このとき、部品の方向を適切に変更して、スズ波に対して垂直にすることができます。

PCB短絡障害、つまり自動プラグイン曲げの可能性もあります。ワイヤーピンの長さが2mm未満で、曲げ足の角度が大きすぎると部品が脱落するため、ショートしやすくなります。したがって、はんだ接合部はラインから2mm以上離れている必要があります。

上記の3つの理由に加えて、ベースプレートの穴が大きすぎる、スズ炉の温度が低すぎる、基板表面のはんだ付け性が悪い、はんだマスクの故障、基板など、PCB短絡障害につながる可能性のあるいくつかの理由もあります。比較的一般的な故障原因である表面汚染など。エンジニアは、上記の理由と障害状態を1つずつ削除して確認できます。

問題2：PCBボードに暗くて粒状の接点が現れる

PCBボード上の暗いまたは小さな粒状接合の問題 は、主にはんだの汚染と溶解したスズに混合された過剰な酸化物が原因であり、その結果、脆すぎるはんだ接合構造が形成されます。低スズ含有量のはんだの使用によって引き起こされる暗い色と混同しないように注意する必要があります。

この問題のもう1つの理由は、加工および製造の過程で使用されるはんだの組成が変化し、不純物の含有量が多すぎるため、純スズを追加または交換する必要があることです。層間の分離など、ガラス繊維層の物理的変化。しかし、これは悪いはんだ接合ではありません。その理由は、基板が加熱されすぎているため、予熱とはんだ付けの温度を下げるか、基板の移動速度を上げる必要があるためです。

問題3：PCBはんだ接合部が黄金色に変わる

通常、PCBのはんだはシルバーグレーですが、金色のはんだスポットがある場合があります。この問題の主な理由は、温度が高すぎるため、錫炉の温度を下げるだけで済みます。

問題4：不良ボードも環境の影響を受けます

PCB自体の構造により、PCBが不利な環境にある場合、PCBに損傷を与える可能性があります。極端な温度または温度変化、過度の湿度、高強度の振動、およびその他の条件は、パフォーマンスの低下またはボードの廃棄につながる要因です。たとえば、周囲温度の変化はボードの変形を引き起こす可能性があります。そのため、はんだ接合部が損傷したり、基板の形状が曲がったり、基板上の銅トレースが破損したりする可能性があります。

一方、空気中の湿気は、露出した銅の痕跡、はんだ接合部、パッド、コンポーネントのリード線など、金属表面の酸化、腐食、錆を引き起こす可能性があります。コンポーネントや回路基板の表面に汚れ、ほこり、破片が蓄積すると、コンポーネントの空気の流れや冷却が低下し、PCBの過熱や性能の低下につながる可能性があります。PCBの振動、落下、打撃、または曲げは変形して亀裂を引き起こしますが、高電流または過電圧はPCBの故障またはコンポーネントとチャネルの急速な経年劣化につながります。

PCB基板

問題5：PCB開回路

開回路は、トレースが壊れたとき、またははんだがパッド上にのみあり、コンポーネントのリード上にはないときに発生します。この場合、コンポーネントとPCBの間に接着や接続はありません。短絡と同様に、これらは製造または溶接やその他の操作中にも発生する可能性があります。回路基板の振動や伸び、落下、またはその他の機械的変形要因により、トレースやはんだ接合が破壊される可能性があります。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、コンポーネントのリードが破損する可能性があります。

問題6：コンポーネントの緩みまたは脱臼

リフローはんだ付けの際、小さな部品が溶融はんだに浮き、最終的にはターゲットはんだ接合部を離れる可能性があります。シフトまたはチルトの考えられる理由には、回路基板の不十分なサポートによるPCB上のコンポーネントの振動またはバウンス、リフロー炉の設定、はんだペーストの問題、人為的エラーなどがあります。

質問7：溶接

以下は、不十分な溶接方法によって引き起こされるいくつかの問題です。

はんだ接合部の乱れ：外乱により、はんだが凝固する前に移動します。これはコールドはんだ接合に似ていますが、理由が異なります。再加熱することで修正でき、冷却時にはんだ接合部に外部干渉がないようにすることができます。

冷間溶接：これは、はんだが適切に溶けず、表面が粗くなり、接続が信頼できない場合に発生します。はんだが多すぎると完全に溶けなくなるため、コールドはんだ接合が発生する場合があります。解決策は、接合部を再加熱し、余分なはんだを取り除くことです。

はんだブリッジ：これは、はんだが交差して2つのリード線を物理的に接続するときに発生します。これらは予期しない接続や短絡を形成する可能性があり、電流が高すぎるとコンポーネントが焼損したり、配線が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が不十分です。はんだが多すぎたり少なすぎたりします。過熱または粗い溶接のためにパッドが浮き上がった。

質問8：ヒューマンエラー

PCB製造における欠陥のほとんどは、人為的ミスが原因です。ほとんどの場合、間違った製造プロセス、間違ったコンポーネントの配置、および製造仕様の欠如は、回避可能な製品の欠陥の64％につながります。欠陥の可能性は、回路の複雑さと製造プロセスの数とともに、次の理由で増加します。複数の回路層; 細い配線; 表面はんだ付け部品; 電源とアース。

すべてのメーカーまたはアセンブラーは欠陥のないPCBボードの製造を望んでいますが、設計および製造プロセスには、継続的なPCBの問題を引き起こすいくつかの問題があります。

典型的な問題と結果は次のとおりです。不十分な溶接は、短絡、開回路、コールドはんだ接合などにつながります。ボードの脱臼は、接触不良と全体的なパフォーマンスの低下につながります。銅トレースの絶縁が不十分な場合、トレース間のアークが発生します。銅トレースとパスの間が近すぎると、短絡のリスクが発生しやすくなります。回路基板の厚さが不十分な場合、クラックが曲がったり折れたりします。