13 nguyên nhân gây lỗi bảng mạch PCB mà “dân kĩ thuật” nên biết (Phần 1)

13-nguyen-nhan-gay-loi-bang-mach-pcb-ma-dan-ki-thuat-nen-biet-phan-1

Lỗi bảng mạch PCB có thể xảy ra vì một số lý do, với kết quả cuối cùng là PCB không còn hoạt động bình thường. Vì PCB được sử dụng trong nhiều thiết bị điện tử, chẳng hạn như thiết bị đeo tay, máy bay, vệ tinh và thiết bị y tế, điều quan trọng là mọi lỗi đều được xác định nhanh chóng và thực hiện hành động thích hợp. Bất kỳ công ty nào muốn giữ cho thiết bị điện tử của họ hoạt động trơn tru có thể giải quyết tốt hơn lỗi PCB và thậm chí ngăn chặn nó xảy ra bằng cách hiểu về nguyên nhân gây ra các lỗi đó.

Sự phức tạp của quá trình thiết kế và sản xuất PCB có nghĩa là có rất nhiều cơ hội cho các vấn đề về lỗi bảng mạch PCB phát sinh. Một số lỗi trong số này là kết quả của việc sơ suất thiết kế, chẳng hạn như không đủ khe hở hoặc phép đo không chính xác, có thể ảnh hưởng tiêu cực đến chức năng của thành phẩm. Những vấn đề khác có thể do các vấn đề trong quá trình sản xuất, chẳng hạn như lỗi khoan hoặc khắc quá mức, có thể gây ra thảm họa tương tự.

May mắn thay, hầu hết các lỗi này có thể tránh được nếu có kiến ​​thức và cân nhắc về quy trình sản xuất, cũng như nhận thức về các vấn đề sản xuất PCB phổ biến hơn. Để giúp bạn và công ty của bạn hiểu rõ hơn và tránh các lỗi tiềm ẩn trong thiết kế bảng mạch in của bạn, chúng tôi đã biên soạn danh sách các vấn đề phổ biến nhất gặp phải trong sản xuất gây ra lỗi bảng mạch PCB, tại sao chúng xảy ra và cách chúng có thể được ngăn chặn dưới đây:

1. MẠ VOIDS

Các lỗ xuyên qua mạ là các lỗ được phủ đồng trên bảng mạch in. Các lỗ này cho phép dẫn điện từ mặt này sang mặt kia của bảng mạch. Để tạo ra các lỗ này, nhà chế tạo bảng mạch PCB sẽ khoan các lỗ xuyên qua bảng mạch, làm thủng vật liệu xuyên suốt. Sau đó, một lớp đồng được thêm vào bề mặt của vật liệu và dọc theo thành của những lỗ này thông qua quá trình mạ điện. Quá trình này lắng đọng một lớp mỏng đồng không nhiễm điện lên bảng mạch trong một quá trình gọi là lắng đọng. Sau bước này, các lớp đồng thừa được thêm vào và khắc để tạo ra hình ảnh mạch.

Mặc dù hiệu quả, quá trình lắng đọng không hoàn hảo và có thể dẫn đến lỗ rỗng trong lớp mạ trong một số trường hợp nhất định. Khoảng trống mạ là những khoảng trống hoặc lỗ hổng trong lớp mạ của bảng mạch và thường là kết quả của các vấn đề trong quá trình lắng đọng. Những khoảng trống mạ này đặc biệt có vấn đề vì sự không hoàn hảo trong lớp mạ của lỗ thông ngăn cản dòng điện đi qua lỗ, dẫn đến bảng mạch PCB bị lỗi.

Những khoảng trống này xảy ra bởi vì, vì lý do này hay lý do khác, vật liệu không phủ đều trong quá trình lắng đọng. Các lý do cho điều này bao gồm ô nhiễm vật liệu, bọt khí vướng vào vật liệu, làm sạch lỗ không đủ, xúc tác đồng không đủ trong quá trình lắng đọng hoặc khoan lỗ thô. Bất kỳ vấn đề nào trong số này đều có thể dẫn đến các lỗ hổng mạ dọc theo thành của các lỗ mạch.

Có thể tránh được những khiếm khuyết do nhiễm bẩn, bọt khí hoặc làm sạch không đầy đủ bằng cách làm sạch vật liệu sau khi khoan đúng cách. Ngoài ra, có thể tránh được các khuyết tật do quá trình khoan bị lỗi bằng cách tuân thủ chặt chẽ các chỉ dẫn của nhà sản xuất trong quá trình sử dụng, chẳng hạn như số lần chạm mũi khoan được khuyến nghị, đường vào của mũi khoan và tốc độ khoan. 

Đọc thêm: Bảng mạch PCB là gì ? Tìm hiểu chung về mạch PCB 
 

2. KHE HỞ TỪ ĐỒNG ĐẾN CẠNH KHÔNG ĐỦ

Đồng là một kim loại cực kỳ dẫn điện, được sử dụng như một thành phần tích cực của PCB. Tuy nhiên, đồng cũng tương đối mềm và dễ bị ăn mòn. Để ngăn chặn sự ăn mòn và bảo vệ đồng không tương tác với môi trường của nó, đồng này được phủ bằng các vật liệu khác. Tuy nhiên, khi cắt PCB, nếu đồng quá sát mép, một phần của lớp phủ này cũng có thể bị cắt, để lộ lớp đồng bên dưới. Điều này có thể gây ra nhiều vấn đề trong chức năng của bảng, dẫn đến lỗi bảng mạch in.

Các mặt phẳng đồng tiếp xúc có thể tiếp xúc với nhau bằng cách đồng thời chạm vào một vật liệu dẫn điện, gây ra hiện tượng đoản mạch. Sự tiếp xúc này cũng khiến đồng tiếp xúc với môi trường, khiến đồng dễ bị ăn mòn. Sự tiếp xúc này cũng làm tăng khả năng ai đó tiếp xúc với PCB và bị điện giật.

Có thể dễ dàng tránh được vấn đề này bằng cách đảm bảo không gian giữa mép đồng và mép ván, còn được gọi là khoảng hở từ đồng đến mép hoặc tấm này theo các tiêu chuẩn có thể chấp nhận được đối với loại bảng. được sản xuất. Nhà sản xuất của bạn sẽ kiểm tra kỹ lưỡng Thiết kế cho khả năng sản xuất (DFM) thường sẽ phát hiện ra bất kỳ vấn đề tiềm ẩn nào.
 

3. MỐI HÀN KÉM

Hàn không đúng cách trong quá trình lắp ráp PCB có thể dẫn đến các vấn đề lớn. Một trong những dạng hàn kém phổ biến nhất xảy ra khi kỹ thuật viên không làm nóng đủ chất hàn, dẫn đến hàn nguội, có thể gây hỏng PCB. Ngoài ra, hơi ẩm trong quá trình hàn có thể làm ô nhiễm tấm PCB và các thành phần khác. Sự nhiễm bẩn này có thể gây cháy các thành phần PCB và tạo ra các vấn đề kết nối. Các công ty thường sử dụng phương pháp kiểm tra bằng mắt hoặc bằng tia X để phát hiện mối hàn không tốt.

Đọc thêm: Kiểm tra ngoại quan sản phẩm (AOI) là gì?

4. THIẾU MẶT NẠ HÀN GIỮA CÁC MIẾNG ĐỆM

Mặt nạ hàn là lớp nằm trên lớp đồng của bảng mạch. Mặt nạ hàn này được đặt trên lớp đồng để cách ly các vết đồng khỏi sự tiếp xúc tình cờ với kim loại, vật hàn hoặc các bit dẫn điện khác. Nó cũng hoạt động như một rào cản giữa đồng và môi trường, ngăn chặn sự ăn mòn và bảo vệ bộ xử lý của bảng mạch khỏi bị điện giật. Miếng đệm là phần kim loại còn lại tiếp xúc với bảng hàn, mà các thành phần được hàn vào.

Trong một số bảng mạch, mặt nạ hàn có thể không có một phần hoặc hoàn toàn giữa các miếng đệm. Điều này làm lộ ra nhiều đồng hơn mức cần thiết và có thể dẫn đến việc vô tình hình thành cầu hàn giữa các chân trong quá trình lắp ráp. Điều này có thể dẫn đến đoản mạch, cũng như giảm khả năng bảo vệ chống ăn mòn, cả hai đều có thể ảnh hưởng tiêu cực đến chức năng và tuổi thọ của bảng mạch, từ đó gây lỗi bảng mạch PCB.

Lỗi này thường do sơ suất thiết kế, trong đó mặt nạ hàn không được xác định hoặc các cài đặt cho bo mạch lớn hơn được chuyển sang bo mạch nhỏ hơn, dẫn đến các lỗ đệm đơn giản là quá lớn so với PCB nhỏ hơn. Điều này có thể tránh được bằng cách kiểm tra kỹ thiết kế trước khi gửi cho nhà sản xuất. 

5. BẪY AXIT

“Bẫy axit” là thuật ngữ phổ biến để chỉ các góc nhọn trong mạch. Chúng được gọi theo cách này bởi vì những góc nhọn này giữ axit trong quá trình ăn mòn PCB, cho phép axit tích tụ trong ngóc ngách của góc. Góc có chức năng giữ axit trong góc lâu hơn so với yêu cầu của thiết kế, khiến axit ăn đi nhiều hơn dự định. Do đó, axit có thể làm hỏng kết nối, làm cho bảng mạch PCB bị lỗi và gây ra nhiều vấn đề nghiêm trọng hơn sau này.

 

Hầu hết các nhà thiết kế đều nhận thức được các vấn đề gây ra bởi các góc nhọn trong bảng mạch và do đó được đào tạo để tránh chúng. Tuy nhiên, sai lầm vẫn xảy ra. Thông thường, các góc nhọn là kết quả của lỗi đơn giản của con người, mặc dù một số chương trình phần mềm thiết kế cũng có thể đặt các mạch thành góc nhọn nếu cài đặt không được điều chỉnh đúng cách.

Hầu hết các nhà thiết kế sẽ nắm bắt được các góc độ sắc nét khi họ kiểm tra kỹ công việc của mình, mặc dù có thể có sơ suất. Nếu đúng như vậy, một nhà sản xuất giỏi sẽ bắt được những sai lầm này bằng cách kiểm tra DFM.

Đọc thêm: Giải Pháp Kiểm Tra Ngoại Quan Phát Hiện Lỗi, Phân Loại Sản Phẩm

6. CÁC THÀNH PHẦN ĐƯỢC SẢN XUẤT KÉM

Một nguyên nhân khác gây ra lỗi bảng mạch PCB xảy ra khi đội ngũ kỹ thuật sử dụng các thành phần được sản xuất kém. Trong quá trình sản xuất PCB, hư hỏng vật lý do các thành phần không phù hợp được sử dụng trong quá trình lắp ráp điện tử có thể gây hại cho PCB và gây mất điện. Các lỗi lắp ráp PCB thường gặp từ các thành phần được sản xuất kém bao gồm các vấn đề kết nối và các bộ phận lỏng lẻo.

Ngoài ra, thông lượng dư, một chất được sử dụng trong quá trình hàn, để lại trên bảng mạch PCB có thể gây ra hư hỏng lớn và có thể dẫn đến nhu cầu sửa chữa bảng mạch. Các công ty thành công đảm bảo họ đang làm việc với các nhà sản xuất sử dụng các thành phần chất lượng cao trong PCB của họ.

Đọc thêm: 13 nguyên nhân gây lỗi bảng mạch PCB mà “dân kĩ thuật” nên biết (Phần 2)
 

Dịch thuật: GUIDE TO PCB ISSUES