PCB电路板设计与制造中常见的八个问题及解决方法
发布日期：2021-09-08
在PCB电路板的设计和制作过程中，工程师不仅需要防止PCB电路板在制造加工时出现意外，还需要避免设计失误的问题出现。本文就这些常见的PCB电路板问题进行汇总和分析，希望能够对大家的电路板设计和PCB工厂的PCB制作工作带来一定的帮助。
PCB设计与制作中常见的8个问题点分析
问题1：PCB板短路
这一问题是会直接造成PCB板无法工作的常见故障之一，而造成这种问题的原因有很多，下面我们逐一进行分析。
造成PCB短路的最大原因，是焊盘设计不当，此时可以将圆形焊盘改为椭圆形，加大点与点之间的距离，防止短路。
元器件方向的设计不适当也同样会造成电路板短路而无法工作。如SOIC的引脚如果与锡波平行，便容易引起短路事故，此时可以适当修改零件方向，使其与锡波垂直。
还有一种可能性也会造成PCB的短路故障，那就是自动插件弯脚。由于IPC规定线脚的长度在2mm以下及担心弯脚角度太大时零件会掉，故易因此而造成短路，需将焊点离开线路2mm以上。
除了上面提及的三种原因之外，还有一些原因也会导致PCB板的短路故障，例如基板孔太大、锡炉温度太低、板面可焊性不佳、阻焊膜失效、板面污染等，都是比较常见的故障原因，工程师可以对比以上原因和发生故障的情况逐一进行排除和检查。
问题2：PCB板上出现暗色及粒状的接点
PCB板上出现暗色或者是成小粒状的接点问题，多半是因于焊锡被污染及溶锡中混入的氧化物过多，形成焊点结构太脆。须注意勿与使用含锡成份低的焊锡造成的暗色混淆。
而造成这一问题出现的另一个原因，是PCB加工制造过程中所使用的焊锡本身成份产生变化，杂质含量过多，需加纯锡或更换焊锡。斑痕玻璃起纤维积层物理变化，如层与层之间发生分离现象。但这种情形并非焊点不良。原因是基板受热过高，需降低预热及焊锡温度或增加基板行进速度。
问题3：PCB焊点变成金黄色
一般情况下PCB板的焊锡呈现的是银灰色，但偶尔也有金黄色的焊点出现。造成这一问题的主要原因是温度过高，此时只需要调低锡炉温度即可。
问题4：板子的不良也受环境的影响
由于PCB本身的构造原因，当处于不利环境下，很容易造成PCB板的损害。极端温度或者温度变化不定，湿度过大、高强度的振动等其他条件都是导致板子性能降低甚至报废的因素。比如说，环境温度的变化会引起板子的形变。因此将会破坏焊点，弯曲板子形状，或者还将可能引起板子上的铜迹线断路。
另一方面，空气中的水分会导致金属表面氧化，腐蚀和生锈，如暴露的在外的铜迹线，焊点，焊盘以及元器件引线。在部件和电路板表面堆积污垢，灰尘或碎屑还会减少部件的空气流动和冷却，导致PCB过热和性能降级。振动，跌落，击打或弯曲PCB会使其变形并导致出席那裂痕，而大电流或过电压则会导致PCB板被击穿或者导致元器件和通路的迅速老化。
问题5：PCB开路
当迹线断裂时，或者焊料仅在焊盘上而不在元件引线上时，会发生开路。在这种情况下，元件和PCB之间没有粘连或连接。就像短路一样，这些也可能发生在生产过程中或焊接过程中以及其他操作过程中。振动或拉伸电路板，跌落它们或其他机械形变因素都会破坏迹线或焊点。同样，化学或湿气会导致焊料或金属部件磨损，从而导致组件引线断裂。
问题6：元器件的松动或错位
在回流焊过程中，小部件可能浮在熔融焊料上并最终脱离目标焊点。移位或倾斜的可能原因包括由于电路板支撑不足，回流炉设置，焊膏问题，人为错误等引起焊接PCB板上元器件的振动或弹跳。
问题7：焊接问题
以下是由于不良的焊接做法而引起的一些问题：
受干扰的焊点：由于外界扰动导致焊料在凝固之前移动。这与冷焊点类似，但原因不同，可以通过重新加热进行矫正，并保证焊点在冷却时而不受外界干扰。
冷焊：这种情况发生在焊料不能正确熔化时，导致表面粗糙和连接不可靠。由于过量的焊料阻止了完全熔化，冷焊点也可能发生。补救措施是重新加热接头并去除多余的焊料。
焊锡桥：当焊锡交叉并将两条引线物理连接在一起时会发生这种情况。这些有可能形成意想不到的连接和短路，可能会导致组件烧毁或在电流过高时烧断走线。
焊盘：引脚或引线润湿不足。太多或太少的焊料。由于过热或粗糙焊接而被抬高的焊盘。
问题8：人为失误
PCB制造中出现缺陷大部分是有人为失误造成的，大多数情况下，错误的生产工艺，元器件的错误放置以及不专业的生产制造规范是导致多达64%可避免的产品缺陷出现。由于以下几点，导致缺陷的可能性随着电路复杂性和生产工艺数量而增加的原因：密集封装的组件；多重电路层；精细的走线；表面焊接组件；电源和接地面。
尽管每个制造者或组装者都希望生产出来的PCB板子是没有缺陷问题，但就是有那么几种设计和生产的过程的难题造成了PCB板问题不断。
典型的问题和结果包括如下几点：焊接不良会导致短路，开路，冷焊点等情况；板层的错位会导致接触不良和整体性能不佳；铜迹线绝缘不佳会导致迹线与迹线之间出现电弧；将铜迹线与通路之间靠的太紧，很容易出现短路的风险；电路板的厚度不足会导弯曲和断裂。