Główna przyczyna awarii płytek drukowanych

Płytki drukowane, czyli Printed Circuit Boards (PCB), są integralną częścią działania praktycznie wszystkich urządzeń elektronicznych. Stanowią one podstawę do rozmieszczenia komponentów elektronicznych w sposób kompaktowy i wydajny. Niniejszy artykuł ma na celu zagłębienie się w zasady działania płytek drukowanych, ich strukturę oraz główne przyczyny usterek, które mogą wystąpić podczas ich pracy.

Zasada działania płytek drukowanych

Zasada działania płytki drukowanej opiera się na wykorzystaniu izolującego materiału podłoża do oddzielenia przewodzącej warstwy folii miedzianej. Taki układ umożliwia przepływ prądu elektrycznego po z góry ustalonej trasie, umożliwiając różnym komponentom wykonywanie funkcji takich jak wzmacnianie, tłumienie, modulacja, demodulacja i kodowanie.

Struktura płytek drukowanych

Płytka drukowana składa się przede wszystkim z pól lutowniczych, otworów przelotowych, otworów montażowych, przewodów, komponentów, złączy, wypełnień i granic elektrycznych. Typowe rodzaje płytek drukowanych, w zależności od struktury warstw, obejmują płytki jednowarstwowe (single-layer PCB), płytki dwuwarstwowe (double-layer PCB) i płytki wielowarstwowe (multi-layer PCB).

Komponenty płytek drukowanych

Każdy komponent płytki drukowanej pełni określoną funkcję:

• Pole lutownicze: Jest to metalowy otwór używany do lutowania pinów komponentów.
• Otwór przelotowy: Mogą być metaliczne lub niemetaliczne. Metaliczne otwory przelotowe służą do łączenia pinów komponentów między każdą warstwą.
• Otwory montażowe: Są one używane do mocowania płytki drukowanej.
• Dyrygent: Jest to miedziana folia sieci elektrycznej używana do łączenia pinów komponentów.
• Złącza: Są one używane do łączenia komponentów na płytce drukowanej.
• Wypełnienie: Jest to osadzona miedź dla sieci uziemiającej, która może skutecznie zmniejszyć impedancję.
• Granica elektryczna: Służy do określania rozmiaru płytki drukowanej. Wszystkie komponenty na płytce drukowanej nie mogą przekraczać tej granicy.

Przyczyny wad spawalniczych w PCB

Wady spawalnicze w PCB można przypisać kilku czynnikom. Jednym z głównych powodów jest lutowność otworu płytki drukowanej. Słaba lutowność może prowadzić do wirtualnych wad spawalniczych, wpływając na parametry komponentów obwodu. Może to powodować niestabilność przewodzenia między komponentami płyty wielowarstwowej a przewodami warstwy wewnętrznej, powodując awarię całego obwodu.

Czynniki wpływające na lutowność

Główne czynniki wpływające na lutowność płytek drukowanych to:

Skład i charakter lutu

Lut jest istotną częścią chemicznego procesu spawania. Składa się z materiałów chemicznych zawierających topnik. Powszechny metal eutektyczny o niskiej temperaturze topnienia to Sn-Pb. Zawartość zanieczyszczeń musi być kontrolowana, aby zapobiec rozpuszczaniu zanieczyszczeń przez topnik. Funkcją topnika jest pomoc lutowi w zwilżaniu powierzchni obwodu pola lutowniczego poprzez przepuszczanie ciepła i usuwanie rdzy. Zazwyczaj stosuje się kalafonię białą i rozpuszczalnik alkohol izopropylowy.

Temperatura spawania i czystość powierzchni

Gdy temperatura jest zbyt wysoka, prędkość dyfuzji lutu w tym czasie ma bardzo wysoką aktywność. Może to spowodować szybkie utlenianie się płytki drukowanej i powierzchni lutu, co prowadzi do wad spawalniczych. Zanieczyszczenia na powierzchni płytki drukowanej mogą również wpływać na spawalność, a tym samym powodować wady. Wady te obejmują kulki cyny, kulki cyny, otwarte obwody i połysk.

Zrozumienie struktury i zasady działania płytek drukowanych, a także czynników, które mogą prowadzić do wad spawalniczych, ma kluczowe znaczenie w produkcji i konserwacji urządzeń elektronicznych. Rozwiązując te problemy, możemy zapewnić niezawodne i wydajne działanie naszych urządzeń.