您应该了解的常见PCB组装缺陷

PCB设计师是推动我们现代电子技术的幕后建筑师，他们在平衡众多要求的同时，导航着一个复杂的布局，这既是一门艺术也是一门科学。然而，即使是最精心设计的印刷电路板在PCB制造和组装过程中也可能面临缺陷。在这篇博客中，我们将概述最常见的组装缺陷，一些是PCB设计可以影响的，而一些则特别与组装过程本身相关。然后，我们将深入探讨一个特定的缺陷——PCB和组件的翘曲，并查看PCB设计如何影响这一缺陷。期待未来的博客，我们将从可制造性的角度审视这些缺陷，以帮助弥合PCB设计与组装之间的差距。

常见的PCB组装缺陷

焊接桥接/短路：当焊料连接两个或更多导电特征时，会发生这种缺陷，导致意外的电气连接。这可能是相邻的引脚、焊盘或电路轨迹之间。

焊料不足：焊料不足可能导致不完整或脆弱的焊点，进而导致电气连接不良。这可能表现为间歇性或开路连接。

焊珠问题：焊珠是在回流焊过程中由于焊膏未能完全熔化和流动而产生的小型、非预期的焊料沉积。如果它们位于PCB的敏感区域，可能会导致短路。

当焊膏混合不均或存储不当时，就会出现焊珠。[图片来源：用户John U, stackexchange.com]

立碑现象： 这是由于回流焊时焊料不平衡导致的表面贴装元件的一端站立起来，从而导致电气连接不良。这种缺陷通常是由回流过程中的温度差异引起的。

焊盘提升或缺失： 在组装过程中，焊盘可能会脱落，导致元件失效。

元件错位：表面贴装元件在放置过程中可能会错位或倾斜，导致焊点缺陷或开路。

冷焊点：冷焊点是由于焊料在回流过程中未能正确流动，通常是由于热量不足或助焊剂未正确激活而形成的脆弱弱连接。

BGA焊接问题：球栅阵列（BGA）组件可能会遇到焊珠缺陷、开路连接或组件下方的焊接空洞，这可能导致连接性和可靠性问题。

元件极性反转： 元件放置或方向错误可能导致极性错误，导致反向电压连接和潜在损坏。

过量焊膏： 在模板印刷过程中使用过多的焊膏可能会导致焊接短路和其他与焊接相关的缺陷。

焊膏不足：焊膏不足可能导致不完整或弱焊接连接，特别是对于细间距元件。

焊锡丝不足： 焊锡丝未能充分围绕元件引脚或焊盘形成，导致连接薄弱。

焊珠残留：回流后留在PCB表面的焊珠可能会导致短路和其他问题。

缺失元件：由于设备或操作员错误而在放置过程中遗漏的元件。

翘曲或弯曲的元件：SMT元件在回流过程中可能会翘曲或弯曲，影响其放置和焊接接头质量。

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PCB的高翘曲可能导致SMT封装翘曲。[图片来源]

翘曲，降低风险

PCB设计师可以采取几种措施来最小化元件和PCB的翘曲，这可能会导致PCB组装过程中出现像焊珠等缺陷。这里有一些印刷电路板设计可以影响并可能预防翘曲的方法：

元件放置和足迹

• 仔细选择元件的位置和方向以最小化应力。避免在敏感区域放置重型元件。
• 使用平面或共面引脚的元件，这类元件倾向于对板施加较少的应力。
• 设计适当的元件足迹，以适应焊接过程中的热膨胀和收缩。
• 确保元件焊盘足够大，以提供机械稳定性和焊点强度。
• 对于重型或高型元件，考虑使用螺丝或支柱等额外的机械固定方法来提供稳定性并防止翘曲。
• 追求对称的板布局，均匀分布元件和特征，以防止特定位置的应力。
• 如果使用铜平面，为具有大型接地或电源连接的元件添加热释放连接，以防止在回流焊过程中板材翘曲。

板材堆叠

• PCB堆叠应平衡板的两侧铜分布，以最小化翘曲。
• 选择具有对称铜重和介电厚度的平衡堆叠。
• 选择具有良好尺寸稳定性和低热膨胀系数(CTE)的印刷电路板材料。
• 如果您的设计需要，考虑使用为高温应用设计的材料。

热量考虑

• 确保产生大量热量的组件有适当的热管理解决方案。 散热器、通孔或专用铜平面可以帮助解决这个问题。
• 在板上均匀分布产热组件，以防止局部加热和翘曲。
• 避免在PCB的中心附近放置密集的散热器或连接器。 这些可能会施加不均匀的力量，并导致翘曲。

我将以一条建议结束这篇博客。 在设计过程中与制造和组装进行沟通是非常重要的。有很多例子，像焊膏颜色这样简单的事项就会影响产量，进而影响定价和交货时间。 在制造过程中，将设计、制造和组装汇集在一起进行协作和沟通，将为设计首次通过的机会提供最佳机会。

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