Analyse des défauts de PCBA et mesures de résolution des défauts

La carte PCBA est le composant le plus important de tous les équipements électriques. La demande mondiale de PCBA a augmenté au cours des dernières décennies. Avec l'augmentation de la demande, l'objectif principal des fabricants de PCB est de minimiser les défauts des PCB. Une compréhension approfondie des défauts courants des PCB, la connaissance de leurs causes profondes et de la manière de les prévenir permettent d'obtenir des PCB et des PCBA de haute qualité. Il est important de prendre soin de ces points car ils ont un impact direct sur la fonctionnalité et la qualité de l'assemblage final du PCB. Avec l'avancement de la technologie, la complexité des PCB augmente, ce qui signifie que la probabilité de défaillance du PCB est plus élevée. Toutes ces défaillances peuvent être classées en quatre catégories : 

Défaillance liée à la conception du PCB, comme un jeu insuffisant. 

Défaillance liée à la fabrication du PCB comme la sur-gravure, les erreurs de perçage et les soudures incorrectes. 

Dommages causés par une utilisation inadéquate des cartes de circuits imprimés, comme une utilisation excessive et des dommages cumulatifs/fatigue.

Défauts liés aux environnements de stockage du PCBA, tels que l'environnement humide et l'environnement poussiéreux.

Réparateur avec une carte de circuit imprimé défectueuse

Avec beaucoup de chance, la plupart des pannes de PCBA peuvent être évitées en ayant une connaissance des pannes de PCB. Par conséquent, FS Technology vous recommande de ne pas paniquer après avoir découvert la défaillance du circuit imprimé, et de donner la priorité à l'analyse et au dépannage de la défaillance. Si vous êtes un concepteur de PCB ou Fabrication de PCB industriel, il est essentiel que vous compreniez comment un PCBA peut tomber en panne dans certaines conditions. Cet article du blog FS Tech traite de l'analyse des défaillances des PCBA. Certaines défaillances de PCBA, leurs causes et les mesures préventives sont notées comme suit :

Analyse et correction des erreurs de conception de PCBA

Masque de soudure manquant entre les plaquettes

La couche de cuivre du PCB est recouverte d'une couche spécifique généralement appelée "Solder Mask". Le but principal de cette couche est de faire un écran et de former une couche protectrice sur les traces conductrices de la couche de cuivre du PCB, afin d'empêcher les traces d'interagir avec d'autres matériaux comme le métal ou la soudure. En bref, un masque de soudure agit comme une barrière entre les traces de cuivre et l'environnement, protégeant le PCB de la corrosion et de l'électrocution. 

S'il n'y a pas de masque de soudure entre les pastilles (une portion de métal laissée intentionnellement exposée pour être soudée) du PCB, il y a une forte probabilité de pont de soudure et d'usure. Court-circuit du PCB  entre deux plots du PCB, ce qui réduit également la protection contre la corrosion du PCB. 

Remède

Ce problème peut être évité en vérifiant deux fois la conception avant de la donner aux fabricants de PCBA clés en main. Dans certains cas, il peut arriver que la conception soit négligée, mais assurez-vous de confier la conception à des fabricants qui ont l'habitude d'utiliser des protocoles de vérification DFM appropriés afin de détecter tout type de problème avant de matérialiser la conception. 

Problèmes électromagnétiques

Les interférences électromagnétiques (EMI) et la capacité électromagnétique (EMC) sont deux choses différentes dans la conception des circuits imprimés. Les IEM sont considérées comme des bruits dans l'électromagnétisme comme des effets indésirables ou nuisibles de la capacité électromagnétique, tandis que la CEM est la production, la propagation et la perception de l'énergie électromagnétique. Si les EMI augmentent au-delà d'une certaine limite, cela peut entraîner un produit défectueux, ce qui peut se produire en raison de défauts dans la conception du circuit.

Remède

Les EMI peuvent être minimisées en augmentant le plan de masse du PCB. La plupart des composants inclinés à 90 degrés sur le PCB produisent plus d'EMI, ils doivent donc être évités. Les fils blindés sont les meilleurs dans les harnais d'assemblages qui absorbent les CEM et réduisent finalement les EMI. 

La densité des modules est trop élevée

Après la fabrication de la carte PCBA, une température très élevée est utilisée pour souder les composants électroniques sur le PCB, ce qui peut brûler d'autres composants dans les environs si la carte de circuit imprimé est très dense avec des composants serrés les uns contre les autres. Il y a également un autre problème avec les circuits imprimés très denses : si le circuit imprimé doit fonctionner plus rapidement, il produira plus de chaleur et deviendra problématique. Avec des composants serrés les uns contre les autres, la chaleur reste piégée à l'intérieur du PCB et augmente la probabilité de brûlure ou de surchauffe du PCB. Ce problème est le plus difficile à traiter car il détruit la nature électronique des autres composants en même temps que le composant problématique ou défectueux. On peut établir une relation directe entre la surchauffe et les dommages au circuit, plus de surchauffe entraîne plus de dommages au circuit. Si les dommages causés par la chaleur sont ignorés dans le circuit imprimé, il devient beaucoup plus difficile de diagnostiquer le circuit. 

La carte mère d'un ordinateur a brûlé en raison de la densité élevée des composants.

Remède : 

Comme tout circuit imprimé, il peut absorber la chaleur jusqu'à une certaine limite avant de tomber en panne. Si la chaleur dépasse cette limite, cela peut avoir des conséquences graves et rendre le circuit imprimé inutilisable de façon permanente. Ce problème de chaleur peut être atténué en utilisant une taille et une structure appropriées pour réduire la densité des composants et permettre à la chaleur de se dissiper au lieu d'être piégée dans la carte. Connaître le Guide d'orientation du placement des composants du PCB peut éliminer la cause profonde du problème de la haute densité des composants PBC.

Liste des défauts de fabrication des PCBA et solutions

Soudure incorrecte

Le pontage de la soudure ou la soudure incorrecte est l'un des défauts les plus courants de l'industrie automobile. Assemblage de PCB. Parfois, le pontage de soudure est appelé "court-circuit". La soudure est un composant essentiel du processus de fabrication d'un assemblage de PCB. C'est ce qui permet de garder un composant et un circuit connectés, mais elle peut occasionnellement être polluée et provoquer une défaillance du PCBA. La soudure peut provoquer un court-circuit si elle devient conductrice en raison d'une humidité excessive dans la soudure. Certains défauts fréquents de la soudure, tels que l'excès de soudure et les pastilles soulevées, ont tous des effets divers sur la carte. En outre, lorsqu'il existe des connexions anormales entre des plots ou des traces adjacents, des courts-circuits peuvent se produire. Ces ponts sont généralement très petits et très fins, ce qui les rend difficiles à détecter. S'ils ne sont pas détectés, ils peuvent endommager les assemblages de circuits imprimés à un niveau catastrophique, comme le brûlage ou l'explosion de certains composants électroniques. Les soudures incorrectes comprennent généralement les bulles de soudure, les soudures sèches et les soudures froides. Tous ces défauts peuvent entraîner une défaillance du circuit imprimé et, à terme, une défaillance du PCBA. 

Remède

L'inspection visuelle par rayons X est l'une des meilleures précautions pour détecter les soudures et les ponts de soudure incorrects, qui sont même difficiles à détecter à l'œil nu. Dans la plupart des cas, ces échecs de soudure peuvent être résolus en dessoudage des composants du PCB.

PCB non nettoyé

Négliger de nettoyer le PCB est une erreur courante commise par la plupart des fabricants.

Il ne fait aucun doute que les PCB métalliques seront affectés par divers environnements. L'huile à la surface du corps humain, la sueur, l'oxygène dans la nature et les environnements humides sont autant de causes d'endommagement des PCBA. Le nettoyage des PCB selon les besoins peut réduire de nombreux risques potentiels, c'est pourquoi la plupart des entreprises de PCBA clés en main disposent non seulement d'équipements d'assemblage avancés, de systèmes de contrôle qualité parfaits, mais attachent également une grande importance au nettoyage des PCB. Voici les processus de nettoyage des PCB organisés par FS Technology :

  • nettoyage à base d'eau
  • Nettoyage semi-aqueux
  • Processus de nettoyage au solvant
  • Processus sans nettoyage

Vides de placage

Les trous de passage dans un circuit imprimé sont des trous recouverts de cuivre. L'électricité peut passer d'une couche à l'autre du circuit imprimé à l'aide de ces trous. Les fabricants de circuits imprimés créent ces trous à l'aide de la méthode de perçage, en perçant des trous à travers toutes les couches du circuit imprimé. Après le perçage, une procédure de galvanisation est suivie pour recouvrir de cuivre la surface extérieure exposée du trou afin de le rendre conducteur.

À l'aide du dépôt, une fine couche de cuivre conducteur est déposée sur le circuit imprimé qui, dans certains cas, n'est pas parfait et produit des vides pendant le placage. Ces vides de placage sont des lacunes dans le placage de cuivre qui deviennent problématiques parce que de telles lacunes, via ou trou, sont incapables de conduire le courant entre les couches du PCB et entraînent un mauvais fonctionnement du PCB ou même une défaillance complète du PCB. 

La principale raison de ces défauts de métallisation est le nettoyage insuffisant des trous percés, la contamination du matériau de métallisation, le perçage approximatif du trou et les bulles d'air pendant la métallisation. 

Remède

La contamination du matériau de placage et le perçage approximatif peuvent être évités en nettoyant correctement les trous et en purifiant le matériau de placage. Pour obtenir un trou correct dans le PCB, veillez à respecter les instructions du fabricant, comme la vitesse de perçage recommandée ou le nombre de coups de foret requis. 

Dommages causés par une mauvaise utilisation des circuits imprimés

Dommages cumulatifs/Fatigue

La raison la plus courante de la défaillance d'un PCBA est la présence de défauts. Au cours du processus d'assemblage des PCB, des défauts se manifestent fréquemment.

Les dommages aux PCBA peuvent être causés par une décharge électrostatique (ESD). Les PCBA sont particulièrement sensibles aux ESD, et même si nous ne pouvons ressentir les ESD que dans les milliers de volts, la moindre décharge peut provoquer une défaillance d'un composant du PCBA. Cette défaillance peut être cachée, auquel cas le PCBA continuera à fonctionner mais avec une fiabilité réduite, ou elle peut être catastrophique. Les fabricants de PCBA réputés tels que FS Tech utilisent un certain nombre de mesures de sécurité pour prévenir le risque de décharge électrostatique dans les ateliers de production. Ces mesures consistent en des blouses résistantes aux décharges électrostatiques.

La brûlure d'un composant est également une sorte de dommage au PCBA, c'est pourquoi il est important de le souligner, et c'est une cause majeure de défaillance du PCBA. Un composant brûlé peut nécessiter le remplacement de l'ensemble du circuit imprimé plutôt que d'un seul composant, en fonction de la gravité des dommages. Voici les trois principales raisons pour lesquelles les composants sont brûlés,

Chaleur intense : si une machine devient trop chaude ou si une carte de circuit imprimé est brûlée directement par une flamme, il existe un risque accru de problème lié à la chaleur.

2.espacement incorrect des composants : Sur le PCBA, les performances des composants électroniques situés à proximité peuvent être affectées si certains composants sont placés trop près les uns des autres, car cela peut entraîner une surchauffe. Il est essentiel, pour éviter les défauts liés à la chaleur, que les cartes de circuits imprimés (PCB) soient conçues avec un espace optimal. Bien sûr, si vous savez comment choisir un fabricant de circuits imprimésce type de problème a peu de chances de se produire. Prenez FS Technology comme exemple, lorsque vous choisissez notre service clé en main, nos concepteurs de circuits imprimés vous fourniront des conseils de conception professionnels, ce qui peut éliminer ce problème à la racine.

3. défauts techniques : Si les connexions sur un PCBA ne sont pas faites correctement ou si les protections de tension ne sont pas suffisantes, il y a une plus grande possibilité que le PCBA surchauffe et prenne feu. Le fait de disposer d'instructions spécifiques sur la façon de connecter quelque chose peut contribuer à réduire la probabilité qu'un technicien fasse une erreur.

Usage excessif

Les PCBA ont une durée de vie qui s'apparente plus à celle des humains qu'à celle d'un grand vin. Ils commencent à se détériorer en vieillissant en raison de leur âge avancé. En revanche, une entreprise d'assemblage de PCB clés en main peut prolonger sa durée de vie grâce à un processus rigoureux de contrôle de la qualité. Processus de contrôle de la qualité des PCB.

Lorsque les composants approchent de la fin de leur cycle de vie prévu, ils commencent à tomber en panne, et les PCBA doivent alors être réparés ou remplacés par un nouveau. 

L'analyse des défaillances de mise en œuvre consiste à soumettre progressivement le PCBA à des contraintes jusqu'à la défaillance (thermiques, mécaniques et environnementales), puis à étudier le PCBA pour découvrir et explorer la défaillance spécifique. Il faut une expertise considérable pour repérer les défaillances dans chacune de ces différentes catégories.

Défaillance du PCBA causée par l'environnement de stockage

Les PCBA sont très vulnérables aux effets des variables environnementales. Circuit boards sont susceptibles de se dilater sous l'effet de la chaleur et de l'humidité, ce qui peut entraîner des déformations et potentiellement endommager les jonctions soudées. Pour cette raison, la production de PCBA est presque toujours effectuée dans une zone dont la température et l'humidité sont soigneusement contrôlées afin qu'elles restent dans des paramètres acceptables.

La poussière affecte le travail sur les circuits imprimés

Lorsque la carte PCBA fonctionne, elle génère une petite quantité de champs magnétiques et électromagnétiques, et ces champs magnétiques et électromagnétiques attirent la poussière fine présente dans l'air. Si le PCBA est stocké dans de mauvaises conditions et n'a pas été nettoyé pendant longtemps, la poussière accumulée corrodera les lignes imprimées du PCB, les broches des composants, et même la moisissure sur les lignes imprimées si elle est grave. La moisissure se produit généralement dans les lignes de signaux et les vias des circuits imprimés. La panne ou le dysfonctionnement de nos produits électroniques courants peuvent être causés par la moisissure. S'il s'agit d'un phénomène d'emballement partiel, cela peut être dû à la corrosion des broches métalliques. Par ailleurs, avez-vous déjà rencontré le phénomène des bons et mauvais appareils électroniques. Si votre appareil électronique fonctionne bien par temps ensoleillé, mais présente des dysfonctionnements par temps humide. Cela est dû au fait que la poussière présente dans le circuit imprimé se combine à l'humidité de l'air pour former un réseau résistif invisible, ce qui entraîne un phénomène d'emballement.

L'effet de l'humidité sur le PCB

L'impact de l'humidité sur les circuits imprimés est évident, et même un produit électronique fini souffrira beaucoup dans cet environnement. Une humidité excessive peut causer problèmes courants liés aux PCBUne saturation excessive de l'humidité dans l'air entraîne la formation de gouttelettes d'eau sur le circuit imprimé et leur fixation sur les broches des composants. Les composants de circuits imprimés les plus utilisés par la plupart des entreprises d'assemblage de PCBA clé en main sont les composants SMD SOP ou SSOP. La principale caractéristique de ce composant est que la distance entre les broches est faible, ce qui constitue une bonne plateforme pour la fixation des gouttelettes d'eau. Si le circuit intégré conditionné SSOP fonctionne en présence de gouttelettes d'eau, une résistance invisible s'ajoutera entre les broches du circuit intégré, ce qui provoquera facilement un court-circuit, entraînant une défaillance du circuit imprimé, du traitement des signaux ou des lignes de transmission. En outre, même en l'absence de fonctionnement, une exposition prolongée à cet environnement peut entraîner la corrosion et la rupture des broches, ce qui provoque une défaillance de la carte.

Cartes de circuits imprimés corrodées par l'eau

Remède

La meilleure chose à faire est d'éviter autant que possible les conditions humides. S'il est impossible de l'éviter en raison de la particularité du projet, FS Technology vous recommande d'opter pour une PCB en céramiquequi a les caractéristiques de l'absorption d'eau 0%. Cet article se concentre principalement sur l'analyse des défaillances de la carte de circuit imprimé, et ne s'attarde pas sur le type.

Dernières technologies d'inspection des défaillances de PCBA

Comme la technologie de fabrication des PCBA progresse de jour en jour, l'industrie de la fabrication des PCBA est en train d'évoluer. inspection de l'assemblage des pcb les technologies ont connu le succès. Les dernières technologies utilisées à cette fin sont présentées ci-dessous.

Inspection optique

Dans cette méthode d'inspection, des microscopes optiques à haute puissance sont utilisés afin d'examiner la couche superficielle d'un circuit imprimé (PCB). Les défaillances qui doivent être détectées comprennent la corrosion, les joints de soudure défectueux, les courts-circuits ou les ouvertures, l'accumulation d'impuretés solides (comme la corrosion) ou les dommages à la couche de surface. Ces défaillances peuvent être détectées en inspectant la couche de surface.

Inspection par microsection

Dans cette technologie d'inspection, une petite section du PCBA est analysée à l'aide d'un microscope optique ou d'un microscope électronique à balayage (MEB). Les inspections de laminage, de migration de placage, de fiabilité de passage et de rugosité sont parmi les applications les plus courantes de cette technologie.

Inspection par rayons X

Tout ce qui ne peut être observé visuellement ou par le biais d'un test au microscope électronique à balayage est inspecté à l'aide de la technologie radiographique. L'inspection des défaillances dans le plan, l'examen des défaillances des BGA et l'inspection d'autres mécanismes de défaillance dans le plan sont autant d'applications de cette technologie. 

Maintenant que vous savez ce qui peut mal se passer avec une PCBANous espérons que vous savez également comment prévenir les dysfonctionnements futurs. Travailler avec un PCBA nécessite souvent de réécrire les conceptions et de remplacer les composants, si nécessaire. C'est tout simplement la nature de l'industrie. Vous pouvez économiser du temps et de l'argent en travaillant avec un partenaire commercial comme FS Tech, qui est bien au fait des essais, de l'assemblage et de la fabrication des circuits imprimés.

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