Без печатной платы не обходится ни одно современное устройство. Порой возникают ситуации, когда она была собрана вроде бы правильно, однако из-за неизвестного сбоя работа не началась. Режимы отказа печатной платы чаще всего бывают общими и легко исправляются.
Причины сбоя
Сбои бывают разными. Одни случаются медленно, когда есть время для определения компонента и его замены. Другие – быстро, без предупреждения, и устройство выходит из строя уже по факту. Все сбор можно разделить на несколько категорий.
Пакет компонентов
Пакет защищает сам компонент от воздействия окружающей среди и обеспечивает его подключение к схеме. Однако этот барьер может разрушиться, и тогда влажность и кислород ускорят окончание срока эксплуатации компонента. Ультрафиолет, чистящие средства, термический стресс – причин поломки много.
Неисправность соединения
Часто сбои возникают из-за неисправности соединения между компонентом и цепью. Неправильный припой разрушает соединения, и обычно обнаружить его на ранних этапах сложно.
К разрушению соединений также ведут тепловые циклы, в особенности если скорость теплового расширения у материалов отличается. По мере нагревания и охлаждения возникает механическое напряжение, которое приводит к физическому разрыву соединения, повреждению или расслаиванию следа.
Неправильная сборка
Частая причина сбоя – неправильная сборка. Наиболее частые ошибки связаны с:
- Диод D1 перевёрнут.
- Перевёрнут один из компонентов силового транзистора или тиристора. Обратите внимание, что в оригинале они расположены металлической частью вниз.
- Транзистор малой мощности зафиксирован в неверном положении. Важно учитывать, в куда должна быть повёрнута плоская сторона транзистора.
- Поставлен неправильный транзистор. Некоторые компоненты имеют одинаковый вид, однако на самом деле они разные, и именно неверный обмен мешает плате работать.
- Неправильное место подключения. Это также нарушает сборку, даже если само подключение сделано верно.
- Неправильное подключение.
- Неправильная сборка мостов. Если выводы резистора не соединены, может произойти короткое замыкание, из-за которого устройство перестанет работать.
Отказы печатной платы
Большинство отказов возникает не во время изготовления печатной платы, а позднее. Чаще всего они имеют общий источник неисправности – это может быть производственный процесс или операционная среда. Например:
- Смещение слоёв и как следствие короткие замыкания, разомкнутые цени и пересечение линий.
- Не полное удаление химикатов, применяемых при травлении плат, и как результат создание шортов.
- Неправильный вес меди или нарушение гальванического покрытия вызывают тепловое нарушение, что значительно сокращает срок службы прибора.
Режимы отказа печатной платы: самые частые ошибки
Многие ошибки возникают ещё на этапе планирования. При составлении технического задания важно учесть несколько факторов, которые в дальнейшем могут перерасти в дефект платы.
- Недостаточный отступ. Между краем платы и проводящим слоем должен быть достаточный отступ. Защитное покрытие может сместиться или отколоться, и тогда произойдёт короткое замыкание или начнётся коррозия.
- Формирование кислотных ловушек. Для токопроводящих дорожек не позволительно иметь острый угол, иначе при травлении платы будет скапливаться кислота, которая в дальнейшем может привести к серьёзным сбоям.
- Размещение переходных отверстий на контактных площадках. Иногда при уменьшении размера платы переходное отверстие размещают внутри контактной площадки. Это приводит к утечке припоя и некачественному монтажу.
- Сложность топологии. Односторонняя плата обходится дешевле, и она более проста в изготовлении. Для двухсторонней необходимо запускать технику дважды, что требует больше времени и денег, а также повышает риск возникновения ошибки.
- Передача неполного файла. В файле установки деталей должна содержаться вся необходимая для конструктора информация: обозначение деталей, номер, описание и т.д.
- Слои не проверены. При производстве многослойной платы важно убедиться, что все слои совпадают. Для этого лучше запустить проверку в стороннем приложении, чтобы вовремя внести изменения в топологию.
- Использование инструментов разного размера. Все монтажные и переходные отверстия должны быть сделать одним набором инструментов. Лучше всего, чтобы эти отверстия изначально шли одинакового размера. Это значительно упростит добавление новых при необходимости.
- Отсутствие паяльной маски. Паяльная маска необходима для изоляции проводников от других металлических элементов. Без неё увеличивается риск образования перемычки из припоя.
- Неверный размеры или форму контуров. Важно полное соответствие контуров элементов на печатной плате и в спецификации. Неверные размеры приведут к слому во время монтажа или плохому припою.
- Нанесение шелкографии. Нанесение поверх контактной площадки значительно усложняет процесс пайки. От этого лучше отказаться или хотя бы оставить зазор между маской и шелкографией.
Отказ печатной платы: как найти дефект?
В идеальной ситуации необходимо предотвратить сбой работы наперёд. Эффективная организация проверки поможет идентифицировать возможные ошибки ещё на ранней стадии и избежать их повторения на большом количестве частей.
Производство печатных плат – сложный и дорогой технологический процесс. Любая ошибка может привести к огромным денежным потерям. Особенно это касается массового производства плат.
Определить, где возник дефект
Прежде всего необходимо знать, где искать ошибку. Должна быть выработана определённая методология расследования. Каждый элемент необходимо проверить отдельно. Паяльная паста в этом случае может стать хорошей подсказкой, однако процесс обнаружения дефекта всё равно требует изучения каждой структурной части в отдельности.
- Машины. Необходимо изучить, как работает оборудование. Оно нуждается в регулярной профилактическом обслуживании и калибровке. Этим нельзя пренебрегать, иначе с каждым разом обнаружить дефект будет всё сложнее. Даже если оборудование сейчас работает идеально, это не исключает возможность ошибки в следующий раз, поэтому проверке машин как причине сбоя тоже нужно уделять внимание.
- Человеческий фактор. Определённые этапы сборки зависят от человека. Производство требует чёткой и слаженной работы всей команды. Каждую деталь необходимо обсудить, иначе отсутствие понимания процессов работы или связи. Технологический лист – это важный и удобный инструмент, который позволяет исключить многие проблемы.
- Ошибка дизайна. Сбой может произойти не из-за исполнения, а концепции в целом. Поэтому перед финальной сборкой важно изготавливать прототип. Это поможет избежать ошибок в изготовлении трафарета, которые в свою очередь вызывают различные дефекты: короткий припой, недостаточной припой или избыточный. При ошибке дизайне требуется полное изменение макета.
Как выявить дефект
Источников сбоя может быть много, и понять, что плата неисправна, не так-то просто. Важно не допустить её перемещение от производителя к заказчику в неисправном состоянии. Для этого проводятся различные испытательные методы. Они позволяют выявить потенциальные ошибки.
- Граничное сканирование. Метод применяется для наблюдения за состояниями, измерением напряжения, проверки соединителей и анализа субблоков.
- Функциональный текст. Такой метод позволяет сымитировать реальную ситуацию и проверить плату в том режиме, в котором её будет использовать конечный потребитель. Он обладает высокой эффективностью и даёт весьма точные результаты.
- Электрический тест. Проверка проходит на электронной плате только в определённых точках. Метод требует специального оборудования. Небольшие измерения можно проводить на основе традиционного оборудования.
Печатная плата – важный компонент практически всей современной техники. Они используются повсеместно, однако от сбоя не защищён никто. Причины этого могут быть разными. Режимы отказа печатной платы возникают из-за неправильной сборки, неисправности соединения, дефектов пакета соединения и т.д. Чтобы выявить дефект, необходимо провести проверку всех этапов производства. Это сложный процесс, однако он необходим, чтобы своевременно предотвратить выход из строя всего устройства.
ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ: Иммерсионное золото на платах • Этапы проектирования печатных плат • Пайка печатных плат