PCB tasarım ve üretim sürecinde, mühendislerin PCB üretimi sırasında kazaları önlemenin yanı sıra tasarım hatalarından da kaçınmaları gerekir. Bu makale, herkesin tasarım ve üretim çalışmalarına yardımcı olmayı umarak, bu yaygın PCB sorunlarını özetleyip analiz etmektedir.

Sorun 1: PCB kartı kısa devresi
Bu sorun, PCB kartının doğrudan çalışmamasına neden olan yaygın arızalardan biridir ve bu sorunun birçok nedeni vardır. Aşağıda bunları tek tek inceleyelim.

PCB kısa devresinin en büyük nedeni, lehim pedinin yanlış tasarımıdır. Bu durumda, kısa devreleri önlemek için noktalar arasındaki mesafeyi artırmak amacıyla yuvarlak lehim pedi oval bir şekle dönüştürülebilir.

PCB parçalarının yönünün uygunsuz tasarımı da kartın kısa devre yapmasına ve çalışmamasına neden olur. Örneğin, SOIC pini kalay dalgasına paralelse, kısa devre kazası meydana gelmesi kolaydır. Bu durumda, parçanın yönü kalay dalgasına dik olacak şekilde uygun şekilde değiştirilebilir.

PCB'de kısa devre arızasına neden olabilecek bir diğer olasılık da otomatik fişli bükülmüş ayaktır. IPC, pin uzunluğunun 2 mm'den az olmasını şart koştuğundan ve bükülmüş ayağın açısı çok büyük olduğunda parçaların düşebileceğinden endişe edildiğinden, kısa devreye neden olmak kolaydır ve lehim bağlantısının devreden 2 mm'den daha uzakta olması gerekir.

Yukarıda belirtilen üç nedene ek olarak, PCB kartında kısa devre arızalarına neden olabilecek bazı nedenler de vardır. Bunlar arasında çok büyük alt tabaka delikleri, çok düşük kalay fırın sıcaklığı, kartın lehimlenebilirliğinin zayıf olması, lehim maskesinin arızalanması ve kart yüzey kirliliği gibi faktörler sayılabilir. Bunlar, arızaların nispeten yaygın nedenleridir. Mühendisler, yukarıdaki nedenleri arızanın oluşumuyla karşılaştırarak tek tek ortadan kaldırabilir ve kontrol edebilirler.

Sorun 2: PCB kartında koyu ve grenli temas noktaları görünüyor
PCB'deki koyu renk veya ince taneli birleşim yerleri sorunu çoğunlukla lehimin kirlenmesinden ve erimiş kalay ile karışan aşırı oksitlerden kaynaklanır; bu da lehim birleşim yerinin çok kırılgan olmasına neden olur. Bunu, düşük kalay içerikli lehim kullanımından kaynaklanan koyu renkle karıştırmamaya dikkat edin.

Bu sorunun bir diğer nedeni de üretim sürecinde kullanılan lehimin bileşiminin değişmesi ve safsızlık oranının çok yüksek olmasıdır. Saf kalay eklemek veya lehimi değiştirmek gerekir. Vitray, lif yapısında katmanlar arasında ayrılma gibi fiziksel değişikliklere neden olur. Ancak bu durum, lehim bağlantılarının zayıf olmasından kaynaklanmaz. Bunun nedeni, alt tabakanın çok fazla ısıtılmasıdır; bu nedenle ön ısıtma ve lehimleme sıcaklığını düşürmek veya alt tabakanın hızını artırmak gerekir.

Üçüncü sorun: PCB lehim bağlantıları altın sarısı oluyor
Normal şartlarda PCB kartındaki lehim gümüş grisidir, ancak ara sıra altın rengi lehim bağlantıları da görülebilir. Bu sorunun temel nedeni, sıcaklığın çok yüksek olmasıdır. Bu durumda, kalay fırınının sıcaklığını düşürmeniz yeterlidir.

Soru 4: Kötü tahta aynı zamanda çevreden de etkilenir
PCB'nin kendi yapısı gereği, elverişsiz bir ortamda PCB'ye zarar vermek kolaydır. Aşırı sıcaklık veya dalgalı sıcaklık, aşırı nem, yüksek yoğunluklu titreşim ve diğer koşullar, kartın performansının düşmesine, hatta hurdaya ayrılmasına neden olan faktörlerdir. Örneğin, ortam sıcaklığındaki değişiklikler kartın deformasyonuna neden olur. Bu nedenle lehim bağlantıları bozulur, kartın şekli bozulur veya kart üzerindeki bakır izleri kırılabilir.

Öte yandan, havadaki nem, açıkta kalan bakır izleri, lehim bağlantıları, pedler ve bileşen uçları gibi metal yüzeylerde oksidasyon, korozyon ve paslanmaya neden olabilir. Bileşenlerin ve devre kartlarının yüzeyinde kir, toz veya kalıntı birikmesi de hava akışını ve bileşenlerin soğumasını azaltarak PCB'nin aşırı ısınmasına ve performansının düşmesine neden olabilir. PCB'nin titreşimi, düşürülmesi, vurulması veya bükülmesi PCB'yi deforme ederek çatlağın oluşmasına neden olurken, yüksek akım veya aşırı gerilim PCB'nin bozulmasına veya bileşenlerin ve yolların hızla eskimesine yol açar.

Beşinci sorun: PCB açık devresi
İz koptuğunda veya lehim yalnızca ped üzerindeyken ve bileşen uçlarında olmadığında açık devre oluşabilir. Bu durumda, bileşen ile PCB arasında yapışma veya bağlantı olmaz. Kısa devreler gibi, bunlar da üretim, kaynak ve diğer işlemler sırasında meydana gelebilir. Devre kartının titreşimi veya gerilmesi, düşürülmesi veya diğer mekanik deformasyon faktörleri izleri veya lehim bağlantılarını tahrip eder. Benzer şekilde, kimyasal maddeler veya nem, lehim veya metal parçaların aşınmasına ve bu da bileşen uçlarının kırılmasına neden olabilir.

Altıncı sorun: gevşek veya yanlış yerleştirilmiş bileşenler
Yeniden akış işlemi sırasında, küçük parçalar erimiş lehim üzerinde yüzebilir ve sonunda hedef lehim bağlantısından çıkabilir. Yerinden oynama veya eğilmenin olası nedenleri arasında, yetersiz devre kartı desteği, yeniden akış fırını ayarları, lehim macunu sorunları ve insan hatası nedeniyle lehimlenmiş PCB kartındaki bileşenlerin titreşimi veya sıçraması sayılabilir.

Yedinci sorun: kaynak sorunu
Kötü kaynak uygulamalarının neden olduğu sorunlardan bazıları şunlardır:

Bozulmuş lehim bağlantıları: Lehim, dış etkenler nedeniyle katılaşmadan önce hareket eder. Bu durum, soğuk lehim bağlantılarına benzer, ancak nedeni farklıdır. Tekrar ısıtma yapılarak ve lehim bağlantılarının soğutulduğunda dışarıdan etkilenmemesi sağlanarak düzeltilebilir.

Soğuk kaynak: Bu durum, lehimin düzgün bir şekilde eritilememesi ve pürüzlü yüzeyler ve güvenilmez bağlantılara yol açması durumunda ortaya çıkar. Aşırı lehim, tam erimeyi engellediğinden, soğuk lehim bağlantıları da oluşabilir. Çözüm, bağlantıyı tekrar ısıtmak ve fazla lehimi çıkarmaktır.

Lehim köprüsü: Bu, lehimin iki ucu birbirine fiziksel olarak bağlayarak birleşmesiyle oluşur. Bu durum, beklenmedik bağlantılar ve kısa devreler oluşturabilir ve akım çok yüksek olduğunda bileşenlerin yanmasına veya izlerin yanmasına neden olabilir.

Ped: Kurşun veya iletkenin yeterince ıslatılmaması. Çok fazla veya çok az lehim. Aşırı ısınma veya kaba lehimleme nedeniyle yükselen pedler.

Sekizinci sorun: İnsan hatası
PCB üretimindeki kusurların çoğu insan hatasından kaynaklanmaktadır. Çoğu durumda, hatalı üretim süreçleri, bileşenlerin yanlış yerleştirilmesi ve profesyonel olmayan üretim özellikleri, önlenebilir ürün kusurlarının %64'üne kadarına neden olabilir. Aşağıdaki nedenlerden dolayı, devre karmaşıklığı ve üretim süreci sayısı arttıkça kusur oluşma olasılığı artar: yoğun paketlenmiş bileşenler; çok sayıda devre katmanı; ince kablolama; yüzey lehimleme bileşenleri; güç ve topraklama düzlemleri.

Her üretici veya montajcı ürettiği PCB kartının hatasız olmasını umar ancak sürekli PCB kartı sorunlarına yol açan çok sayıda tasarım ve üretim süreci sorunu bulunmaktadır.

Tipik sorunlar ve sonuçlar şunlardır: kötü lehimleme kısa devrelere, açık devrelere, soğuk lehim bağlantılarına vb. yol açabilir; kart katmanlarının yanlış hizalanması zayıf temas ve genel performansın düşmesine yol açabilir; bakır izlerinin zayıf yalıtımı izlere ve izlere yol açabilir Teller arasında bir ark vardır; bakır izleri geçişler arasına çok sıkı yerleştirilirse kısa devre riski vardır; devre kartının kalınlığının yetersiz olması bükülmeye ve kırılmaya neden olur.