ข้อบกพร่องที่พบบ่อยในการประกอบแผงวงจรพิมพ์ (PCB) และวิธีป้องกัน

แผงวงจรพิมพ์ (PCB) เป็นโครงสร้างพื้นฐานของผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์ในปัจจุบัน ทำหน้าที่เป็นแพลตฟอร์มสำหรับติดตั้งและเชื่อมต่อชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์เข้าด้วยกัน ด้วยความต้องการอุปกรณ์ที่มีขนาดเล็กลงและมีความซับซ้อนมากขึ้น จึงเกิดความจำเป็นต้องมีการออกแบบและประกอบ PCB ที่ซับซ้อนมากขึ้นตามไปด้วย อย่างไรก็ตาม ความซับซ้อนนี้มักมาพร้อมกับข้อบกพร่องที่อาจเกิดขึ้น ซึ่งสามารถส่งผลกระทบต่อประสิทธิภาพและความน่าเชื่อถือของผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายได้ จึงมีความจำเป็นต้องทำความเข้าใจเกี่ยวกับข้อบกพร่องที่พบบ่อยเหล่านี้ และดำเนินการป้องกันล่วงหน้าเพื่อให้ได้ผลลัพธ์ที่มีคุณภาพสูงในการประกอบ PCB

ข้อบกพร่องทั่วไปในการประกอบแผงวงจรพิมพ์ (PCB)

การเชื่อมติดของตะกั่ว/วงจรลัด

การเชื่อมติดของบัดกรี (Solder bridging) หมายถึงการเกิดการเชื่อมต่อที่ไม่พึงประสงค์ระหว่างองค์ประกอบที่เป็นสื่อนำไฟฟ้า เช่น ขา แพด หรือรอยต่อสายไฟ อันเกิดจากปริมาณบัดกรีที่มากเกินไป การลัดวงจรเหล่านี้อาจทำให้วงจรทำงานผิดปกติและทำให้ชิ้นส่วนอุปกรณ์เสียหายได้

การป้องกัน:เว้นระยะห่างที่เหมาะสมระหว่างแผ่นบัดกรีและใช้มาส์กบัดกรีให้ถูกต้อง จำเป็นต้องมีการตรวจสอบการออกแบบเพื่อการผลิต (DFM) เพื่อให้มั่นใจว่าเลย์เอาต์มีระยะห่างที่ถูกต้องเพื่อลดความเสี่ยงของการลัดวงจรจากการเชื่อมติดกัน

บัดกรีไม่เพียงพอ

ข้อบกพร่องนี้ทำให้เกิดรอยบัดกรีที่อ่อนแอหรือไม่สมบูรณ์ ซึ่งอาจส่งผลให้การเชื่อมต่อทางไฟฟ้าไม่น่าเชื่อถือและอาจทำงานขัดข้องเป็นครั้งคราว

การป้องกัน:ปรับเทียบเครื่องพิมพ์สเตนซิลเพื่อให้ได้การพิมพ์ครีมประสานที่เหมาะสม การบำรุงรักษาสเตนซิลอย่างดีและการปฏิบัติตามกระบวนการพิมพ์ที่ถูกต้องเป็นกุญแจสำคัญในการป้องกันข้อบกพร่องนี้

การเกิดลูกประสาน

ลูกประสานเป็นคราบประสานขนาดเล็กที่ไม่พึงประสงค์ซึ่งเกิดขึ้นในกระบวนการบัดกรีแบบรีโฟลว์ คราบเหล่านี้อาจทำให้เกิดการลัดวงจรได้หากอยู่ในตำแหน่งที่สำคัญ

การป้องกัน:ควรปรับโปรไฟล์การรีโฟลว์ให้เหมาะสมเพื่อให้ครีมประสานหลอมละลายอย่างสมบูรณ์และไหลได้อย่างถูกต้อง การทำความสะอาดสเตนซิลและการกระจายตัวของทองแดงที่สมดุลช่วยลดความเค้นทางความร้อนซึ่งทำให้เกิดการเกิดลูกประสาน

การฝังศพ

ข้อบกพร่องนี้เกิดขึ้นเมื่อชิ้นส่วน เช่น ตัวเก็บประจุแบบชิปหรือรีซิสเตอร์ ตั้งอยู่บนขาของมันในลักษณะตั้งตรงระหว่างการรีโฟลว์ เนื่องจากการไหลของประสานที่ไม่สมดุล ส่งผลให้เกิดวงจรเปิด

การป้องกัน:ให้โปรไฟล์อุณหภูมิแบบสมมาตร และใช้ขาเชื่อมต่อที่มีพื้นผิวเรียบและอยู่ในระนาบเดียวกัน เทคนิคสำหรับการวางตำแหน่งชิ้นส่วนอย่างถูกต้องยังช่วยลดความเค้นและการเกิดปรากฏการณ์ทอมบ์สโตนตามมา

แผ่นรองที่หายไปหรือยกตัวขึ้น

แผ่นรองสามารถหลุดออกได้ระหว่างการประกอบหากได้รับความเค้นทางความร้อนหรือทางกลมากเกินไป ทำให้ชิ้นส่วนไม่สามารถใช้งานได้

การป้องกัน:ใช้ลามิเนตคุณภาพสูงและควบคุมโปรไฟล์การรีโฟลว์ด้วยเทอร์โมสแตตอย่างเหมาะสม เพื่อป้องกันไม่ให้เกิดความเค้นทางกลหรือความร้อนมากเกินไป

การจัดวางส่วนประกอบไม่ตรงกัน

ชิ้นส่วนถูกวางผิดตำแหน่งหรือโค้งงอระหว่างการติดตั้ง ทำให้ข้อต่อบัดกรีล้มเหลวหรือเกิดวงจรเปิด

การป้องกัน:ตรวจสอบความแม่นยำของเครื่องปิกแอนด์เพลซ และใช้การตรวจสอบด้วยกล้องอัตโนมัติ (AOI) เพื่อให้การวางชิ้นส่วนมีความถูกต้อง

รอยบัดกรีเย็น

ข้อต่อบัดกรีเย็นคือข้อต่อที่แข็งตัวซึ่งเกิดจากการให้ความร้อนไม่เหมาะสมหรือการไหลของตะกั่วบัดกรีไม่เพียงพอ ทำให้ข้อต่อมีความแข็งแรงต่ำ

การป้องกัน:ใช้การให้ความร้อนแบบควบคุม โดยกำหนดอุณหภูมิและเวลาให้เหมาะสมที่สุดตามข้อกำหนดของชิ้นส่วนและบัดกรี ใช้ฟลักซ์คุณภาพดีและตรวจสอบให้แน่ใจว่าสามารถใช้งานได้ก่อนนำไปใช้

ปัญหาการบัดกรี BGA

เนื่องจากข้อต่อบัดกรีของชิ้นส่วนแบบ Ball Grid Array (BGA) ถูกซ่อนอยู่ ทำให้ชิ้นส่วนประเภทนี้มีแนวโน้มที่จะเกิดปัญหาการบัดกรีได้ง่ายเป็นพิเศษ รวมถึงข้อบกพร่องของลูกบอลบัดกรีและจุดเชื่อมต่อเปิด

การป้องกัน:จ้างการตรวจสอบด้วยเอกซเรย์เพื่อให้มั่นใจถึงความสามารถในการบัดกรีและการเชื่อมต่อที่สมบูรณ์ของชิ้นส่วน BGA เครื่องมือนี้มีบทบาทสำคัญในการตรวจหาข้อบกพร่องที่ซ่อนอยู่ซึ่งไม่สามารถมองเห็นได้ง่าย

การกลับขั้วของคอมโพเนนต์

ข้อผิดพลาดในการติดตั้งคอมโพเนนต์อาจทำให้คอมโพเนนต์ถูกใส่ในตำแหน่งที่ไม่ถูกต้อง ซึ่งอาจถูกทำลายได้เนื่องจากการต่อแรงดันไฟฟ้ากลับขั้ว

การป้องกัน:ใช้คำแนะนำการประกอบและสัญลักษณ์ขั้วไฟฟ้าที่ถูกต้องบนทั้งชิ้นส่วนและแผงวงจรพิมพ์ (PCB) เพื่อให้มั่นใจถึงความถูกต้องของตำแหน่งและทิศทางการติดตั้ง

ปริมาณครีมประสานบัดกรีมากเกินไป

การใช้ครีมประสานบัดกรีมากเกินไปอาจทำให้เกิดการลัดวงจรของบัดกรีและข้อบกพร่องอื่น ๆ ที่เกี่ยวข้อง

การป้องกัน:ออกแบบช่องเปิดบนสเตนซิลให้ถูกต้อง และควบคุมการพิมพ์บัดกรีเพสต์ให้เหมาะสมตามความต้องการของชิ้นส่วน โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับชิ้นส่วนระยะพิชช์ละเอียด

ส่วนประกอบบิดงอหรือโค้งงอ

ชิ้นส่วนอาจบิดงอหรือเปลี่ยนรูปได้ระหว่างกระบวนการรีโฟลว์ ส่งผลต่อความแม่นยำในการวางชิ้นส่วนและความสมบูรณ์ของจุดบัดกรี

การป้องกัน:ปรับให้เหมาะสมกับโครงสร้างซ้อนของบอร์ดและปรับสมดุลการกระจายตัวของชิ้นส่วนเพื่อให้ได้โปรไฟล์ความร้อนที่สมมาตร วิธีการนี้ช่วยลดความเค้นเฉพาะจุดที่ทำให้เกิดการโก่งงอ

การลดความเสี่ยงของการบิดงอ

การบิดงอเป็นความเสี่ยงสำคัญต่อประสิทธิภาพและความเชื่อถือได้ของแผ่นวงจรพิมพ์ (PCB) เพื่อบรรเทาความเสี่ยงเหล่านี้ นักออกแบบ PCB มีบทบาทสำคัญในการกำหนดคุณลักษณะการออกแบบให้หลีกเลี่ยงโอกาสการเกิดการบิดงอ

ตำแหน่งและขนาดพื้นที่ของคอมโพเนนต์เลือกตำแหน่งและทิศทางของชิ้นส่วนให้สามารถกระจายความเค้นได้อย่างสม่ำเสมอมากที่สุด ใช้ขาแบบแบนหรืออยู่ในระนาบเดียวกัน และออกแบบเลย์เอาต์บอร์ดให้มีความสมมาตรเพื่อป้องกันการเกิดจุดรวมความเค้น นอกจากนี้ สำหรับชิ้นส่วนที่มีน้ำหนักมากหรือมีความสูง ให้ใช้วิธีการยึดเชิงกล เช่น สกรูหรือเสารองรับ เพื่อป้องกันการเคลื่อนที่ระหว่างกระบวนการรีโฟลว์

โครงสร้างบอร์ด:รักษาสมดุลน้ำหนักทองแดงและความหนาของไดอิเล็กทริกในโครงสร้างซ้อนชั้นของแผ่นวงจรพิมพ์และเลือกใช้วัสดุที่มีค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนต่ำ ซึ่งจะช่วยลดการโก่งตัวที่เกิดจากการขยายตัวทางความร้อนไม่สม่ำเสมอ

ด้านความร้อน:วางอุปกรณ์ที่เกิดความร้อนให้กระจายอย่างสม่ำเสมอบนบอร์ดมากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ และใช้เทคนิคการจัดการความร้อน เช่น ฮีตซิงค์ วีอาส์ หรือแผ่นทองแดงพิเศษ เพื่อกระจายความร้อนให้เท่ากัน วางแหล่งกำเนิดความร้อนหนาแน่นให้อยู่ห่างจากกึ่งกลาง PCB เพื่อหลีกเลี่ยงการกระจายความร้อนไม่สม่ำเสมอ

ด้วยความซับซ้อนที่เพิ่มสูงขึ้นของการออกแบบและการประกอบแผงวงจรพิมพ์และอัตราความล้มเหลวที่หลีกเลี่ยงไม่ได้ในระดับสูง การทำความเข้าใจและหลีกเลี่ยงข้อบกพร่องที่พบบ่อยจึงกลายเป็นขั้นตอนถัดไปในกระบวนการนี้ การเกิดสะพานประสาน การประสานไม่เพียงพอ การยกตัวของชิ้นส่วน (tombstoning) และการวางตำแหน่งชิ้นส่วนคลาดเคลื่อน เป็นต้น ล้วนสามารถส่งผลต่อการทำงานและความน่าเชื่อถือของแผงวงจรพิมพ์ (PCB) ได้ ด้วยมาตรการป้องกันเฉพาะ เช่น การใช้ซอลเดอร์มาสก์อย่างถูกต้อง การจัดวางชิ้นส่วนให้ถูกตำแหน่ง และการจัดการความร้อนที่เหมาะสม ผู้ผลิตสามารถลดข้อบกพร่องเหล่านี้ได้อย่างมาก โดยการนำมาตรการที่ถูกต้องมาใช้ เราสามารถบรรลุการประกอบที่มีคุณภาพสูงขึ้น ซึ่งช่วยเพิ่มประสิทธิภาพและยืดอายุการใช้งานของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ได้สำเร็จ

PCBCart อยู่ในแนวหน้าของการผลิตแผงวงจรพิมพ์ (PCB) ด้วยความมุ่งมั่นในความเป็นเลิศและความแม่นยำ โดยใช้เทคโนโลยีล่าสุดและความเชี่ยวชาญอันกว้างขวางในด้านการออกแบบเพื่อการผลิต (DFM)เรารับประกันว่าแผ่นวงจรทุกแผ่นมีคุณภาพยอดเยี่ยม ความเชี่ยวชาญของเราในการผสานการออกแบบเชิงสร้างสรรค์เข้ากับความรู้ด้านการผลิตเชิงปฏิบัติ ทำให้เราเป็นแหล่งที่เชื่อถือได้สำหรับความต้องการ PCB ทั้งหมดของคุณ เราขอเชิญคุณมาสัมผัสคุณภาพสูงและความเชื่อถือได้ที่ PCBCart มอบให้ โดยการขอใบเสนอราคาสำหรับโปรเจ็กต์ถัดไปของคุณ ร่วมงานกับเราเพื่อเปลี่ยนการออกแบบของคุณให้เป็นความจริงด้วยความแม่นยำและความรวดเร็วที่ไร้ที่ติ

ขอใบเสนอราคาสำหรับการประกอบแผงวงจรพิมพ์ความแม่นยำที่ PCBCart ตอนนี้

แหล่งข้อมูลที่เป็นประโยชน์
•การเปรียบเทียบความเชื่อถือได้ระหว่างข้อต่อประสานแบบมีตะกั่วและปลอดตะกั่ว
•มาตรการที่มีประสิทธิผลสำหรับการควบคุมคุณภาพของข้อต่อบัดกรีแบบบอลกริดอาร์เรย์ (BGA)
•การเปรียบเทียบระหว่างการบัดกรีแบบคลื่นและการบัดกรีแบบรีโฟลว์
•การเปรียบเทียบระหว่างกระบวนการผลิตการบัดกรีด้วยตะกั่วและการบัดกรีปลอดตะกั่วใน PCBA