Snelle reactiegids voor veelvoorkomende PCB-defecten

Geen ingenieur verwacht defecten in zijn/haar PCBs. Toch zijn veelvoorkomende ontwerpkwesties soms moeilijk op te lossen door omgevingsfactoren, onjuist gebruik of ongelukken. Ingenieurs moeten ongelukken voorkomen, maar nog belangrijker: direct ingrijpen bij problemen.

Defect #1: Kortsluitingen op PCB

Een van de meest voorkomende oorzaken van PCB-falen. Oorzaken in volgorde van belang/urgentie met noodmaatregelen:

• Noodmaatregel 1: Hoofdoorzaak = onjuist pad-ontwerp. Oplossing: pad ovaal maken ipv cirkel – vergroot afstand tussen punten, voorkomt kortsluiting.
• Noodmaatregel 2: Verkeerde componentplaatsingsrichting. Oplossing: richting corrigeren.
• Noodmaatregel 3: Gebogen pennen op SMT-componenten. Oplossing: soldeerjoint 2 mm van circuitry entfernt.
• Overige oorzaken: te grote substraatgaten, te lage solderingtemperatuur, slechte solderbaarheid, niet-werkend soldeermasker, bordvervuiling.

Defect #2: Donkere of korrelvormige soldeerjoints

• Noodmaatregel 1: Vervuild gesmolten tin en oxide-deelname in tin → brosse soldeerjoints.
• Noodmaatregel 2: Solderpaste met te veel verontreinigingen. Oplossing: solderpaste wijzigen of zuiver tin toepassen.

Defect #3: Goudgele soldeerjoints

• Noodmaatregel: Normaal = zilvergrijs. Goudgeel = te hoge temperatuur. Oplossing: oventemperatuur verlagen.

Defect #4: Slecht presterende PCB

Meestal omgevingsgerelateerd na fabricage.

• Noodmaatregel 1: Extreme temperatuur of onvoorspelbare temperatuurverandering. Ook hoge vochtigheid/trilling leidt tot slechte prestaties of falen. Temperatuurverandering → vervorming → soldeerjoints beschadigd.
• Noodmaatregel 2: Luchtvochtigheid → koper oxidatie/corrosie → blootliggende koperlijnen, soldeerjoints, pads, componenten werken niet meer.
• Noodmaatregel 3: Te veel stof op bord/componenten → luchtstroom/koeling belemmerd → oververhitting → degradatie.

Defect #5: Open verbindingen (Opens) op PCB

• Noodmaatregel: Lijnen doorgeknipt of solderpaste alleen op pad ipv componentlijnen. Ook tijdens fabricage/solderen mogelijk. Oorzaak lijnbreek: bordvervorming, vallen, mechanische vervorming. Chemische oorzaken/vocht → slijtage van solder/metalen → lijnbreek.

Defect #6: Loszitting of verkeerde plaatsing componenten

• Noodmaatregel: Bij reflow-solderen kunnen kleine componenten op gesmolten solder drijven, ver van doelsoldeerjoints. Oorzaak: onvoldoende bordondersteuning, verkeerde reflow-instellingen, solderpaste of bedieningsfouten.

Defect #7: Solderdefecten

• Noodmaatregel 1: Externe interferentie houdt solder in beweging vóór solidificatie (vergelijkbaar met koude soldering). Oplossing: herverhitten voor correctie; soldeerjoints ver van interferentie tijdens afkoeling.
• Noodmaatregel 2: Koude soldering: solder niet correct gesmolten → ruwe oppervlak, onbetrouwbare verbinding. Te veel solder verhindert volledige smelting. Oplossing: herverhitten om overtollig solder te verwijderen.
• Noodmaatregel 3: Brugvorming (bridging): solder verbindt twee lijnen. Onverwachte verbinding, kortsluiting, componentschade, sporbeschadiging bij hoge stroom.
• Noodmaatregel 4: Onvoldoende benetbaarheid pennen/leads door te veel/te weinig solder. Pad kan door oververhitting/ruw solderen hoger liggen.

Nuttige bronnen:

• Betrouwbaarheidsvergelijking Lead vs Lead-free soldeerjoints
• Effectieve maatregelen voor kwaliteitscontrole BGA soldeerjoints
• Vergelijking Golfsolderen vs Reflow-solderen
• Vergelijking Lead vs Lead-free solderen in PCBA