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PCB相关的故障类型总结

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zxf1809721203|  楼主 | 2023-1-11 10:14 | 显示全部楼层 |阅读模式
任何电子元器件都会出现故障,电子元件故障是指元件的功能或者性能未按预期运行,这些故障的出现最终可能会损坏产品。通过进行分析以找出组件的故障的根本原因是至关重要的,我们开发电子产品必不可少的PCB也是如此,也会因为自身的制造工艺,环境,电气因素导致PCB出现各种故障。这可能会涉及到化学、机械性能、振动分析,电气分析来进行排查。接下来就针对比较常见故障类型进行说明,比如由于机械、热、环境、电气、封装和老化因素而发生的故障。
弹性和塑性变形
变形指的是可以改变物体形状和大小的形变。它有两种类型:弹性和塑料。弹性变形是暂时的,在消除引起应力和变化的外力后就会消失。然而,塑性变形是永久性的,即使在消除产生应力的外力后仍保持变形。PCB包括铜箔,树脂, 玻璃布和其他具有不同化学和物理特性的材料.将这些板材料压合在一起有时就会导致变形。除此之外,在PCB进行生产的过程中会进行开孔和开槽,比如机械切割、湿化学工艺和高温也会引起PCB变形。
脆性断裂
脆性断裂主要是指PCB在应力下快速开裂时突然发生的故障类型。在这种情况下,材料没有退化或破损的迹象。在电路板中,这种类型的故障一般发生在焊接点。这些断裂是由于组件在组装、测试和运输过程中发生的拉伸应力而形成的。此外,这些断裂的存在是由于PCB暴露于冲击、振动和热漂移等恶劣条件。
翘曲
翘曲一般是PCB由于热量和湿气而偏离原始形状的扭曲或弯曲。PCB翘曲在回流焊接周期性温度变化中会改变电路板的平整度.翘曲的原因包括电路板设计过程中的层不平衡,比如电路板某层中PCB铺铜不均匀,可能一部分大面积铺铜,另一部分就有少部分走线,这是硬件工程师经常会忽略的问题点,焊接过程中会出现热膨胀,可能是由于材料特性不同导致的,也可能是由于组件,散热器或屏蔽层比较重导致的,所以在进行PCB布局的时候还需要注意不要把比较大的,重的器件集中放置,要尽可能分散放置。
爬行腐蚀
PCB的爬行腐蚀一般是由于环境温度或者压力升高引起的随时间变化的变形。爬行腐蚀引起的破坏称为爬行腐蚀断裂。根据RoHS相关的标准要求,在进行PCB的表面处理时需要满足无铅表面处理。有些PCB板子可能会采用沉银工艺,但需要注意的是它更有可能引起爬行腐蚀。另外两种工艺比如ENIC (化学镀镍沉金)和 OSP(有机可焊性防腐剂)具有低爬行腐蚀风险。
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疲劳
对于PCB而言,焊点疲劳也是一个比较严重的故障,PCB和元器件的不一致的CTE是焊点疲劳出现的根本原因。CTE这一参数是指材料在温度变化期间的收缩和膨胀。如果我们将低 CTE 组件焊接到低 CTE 板,将高 CTE 组件焊接到高CTE 板就能较好的改善这一问题。如果不匹配,由于热效应,最终会形成焊点疲劳。
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