Consigli sulla Progettazione e Produzione di PCB per Prevenire Circuiti Aperti durante la Produzione

Rows of chocolate in a factory.

Per qualche anno, ho vissuto in una città con una fabbrica di cioccolato e caramelle. Erano dei bei tempi, perché si potevano acquistare caramelle scartate al 25% del prezzo normale. Solitamente il problema era solo l’estetica, per esempio il cioccolato era crepato, ma il gusto rimaneva comunque lo stesso.

Quando un produttore di PCB fa un errore, qualche volta è solo di estetica, e la scheda non presenta problemi funzionali. Per esempio il disallineamento della stampa finale non dovrebbe influenzare in alcun modo le performance elettriche, ma un disallineamento della maschera di saldatura o dello strato di rame potrebbe rovinare completamente la scheda. Dal momento che le PCB sono pensate per instradare elettricità, alcuni difetti elettrici sono abbastanza comuni, come i circuiti aperti, corto-circuiti, oppure l’avaria del materiale conduttivo.

In base alla sorgente, i circuiti aperti costituiscono circa un terzo dei difetti di PCB, specialmente sotto forma di giunzioni di saldatura scollegate. I circuiti aperti possono causare svariati problemi, in base ai materiali, alla processazione e alla manifattura. Ecco le cause più comuni.

Pasta per Saldatura

Se la pasta per saldatura viene applicata in maniera inconsistente, sia che l’ammontare non sia omogeneo sia che alcune parti vengano completamente mancate, allora non sarà possibile la formazione di una giuntura adeguata. Il circuito potrebbe rimanere aperto, oppure essere troppo fragile. Un altro problema con la pasta per saldatura e l’inconsistenza del flusso del calore sulla superficie. Se avete mai messo della cioccolata in microonde avrete sicuramente notato che alcuni punti si sciolgono più velocemente degli altri. La stessa cosa può accadere durante il processo di saldatura. Se alcune parti non raggiungono una temperatura adeguata per sciogliersi completamente, la connessione elettrica non riuscirà a formarsi, esattamente come quando lasciate dei pezzi solidi di cioccolato nel cacao o in un mix freddo.

Quando applicate la pasta per saldatura, se il formato (la larghezza di apertura rispetto allo spessore dello stampo) è sbagliato, è probabile che si riscontrino dei problemi con i depositi di pasta per saldatura. Assicuratevi di verificare lo spessore dello strato, specialmente della vostra maschera di saldatura, con il vostro produttore.

Partially melted chocolate squares

Come quando si scioglie il cioccolato, la saldatura deve raggiungere le temperature di fusione su tutta la scheda

Contaminazione

Nessuno vuole mangiare del cioccolato contaminato. Anche i componenti dei PCB possono essere contaminati. L’inquinamento ambientale può essere trasportato da diverse fonti, come la scheda stessa o la pasta per saldatura. Le fonti più ovvie sono le cadute di materiali chimici, di polvere, di particelle nell’aria, o di oli sulla nostra pelle quando le tocchiamo.

Anche solo lo sporco nell’aria può accelerare la corrosione. La contaminazione o corrosione della superficie dei pad o dei componenti può causare una mancata fusione delle giunture di saldatura. Controllate sempre la qualità del vostro produttore e trattate con cura l'igiene per mantenere la scheda pulita e senza danni.

Fingerprint on a PCB mas

Le impronte digitali sulle schede sono fonti di contaminazione che portano a corrosione e mancata fusione delle giunture

Fratture e Crepe

Le fratture causate da una irregolarità della superficie possono far perdere al PCB la planarità, il che rende la distanza tra le giunture dei componenti troppo differenziata, causando il mancato contatto con la pasta per saldatura. Questo fenomeno si verifica solitamente quando i componenti sono deformati o la maschera di saldatura è irregolare, ma potrebbe anche essere causato da problemi di temperatura, problemi di contatto tra gli strati (come bolle d’aria dovute al degassamento), oppure da una cattiva gestione della scheda.

Qualche volta le fratture o le crepe sono così accentuate da essere visibili ad occhio, ma solitamente avrete bisogno di guardare attraverso un microscopio o usando i raggi X, specialmente quando i componenti sono incastrati in poco spazio. In base al budget speso per la soluzione dei problemi, potreste dover identificare la posizione degli errori con un tester elettrico per trovare le aperture e comunicarle poi al produttore per trovare la fonte del problema.

Cracked chocolate egg

Anche solo far cadere la scheda a terra può rompere le saldature, specialmente se erano troppo fragili, come un uovo di cioccolato!

Gli errori di produzione causano una grande perdita di tempo e di denaro. Potreste riuscire a migliorare il processo di produzione gestendo la progettazione e la produzione con un software di progettazione, come Altium Designer® o Altium Vault®.

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