Воздействие высоких температур
Причина относительно разнообразна и может быть вызвана на разных этапах жизненного цикла ПП:
- При эксплуатации устройства вблизи источников тепла – открытого огня или работающих систем отопления.
- При неправильно работающей или неработающей системе охлаждения.
- При перегреве ПП на участке монтажа компонентов на плату, например, в результате неправильно построенного процесса пайки.
Результатом подобных проблем может стать деформация ПП или ее расслоение из-за неравномерного нагрева металлических слоев. В свою очередь это приводит к частичному или полному разрушению столбика металлизации, что приводит к ухудшению качества контакта с электронными компонентами.
Также к последствиям перегрева можно отнести повреждение самих электронных компонентов, но это – тема для отдельного материала.
Окисление контактов
Существует два метода монтажа компонентов на плате: выводной (DIP) и поверхностный (SMD). В обоих случаях на ПП предусмотрены точки монтажа выводов – переходные металлизированные отверстия или контактные площадки на поверхности. И для качественного контакта важно предотвратить образование на них оксидной пленки, которая возникает на цветных металлах при естественном контакте с кислородом воздуха или агрессивными веществами. Для этого во время пайки используют паяльные флюсы. Однако окисление все равно может возникать при:
- Нарушении техпроцесса производства устройства или узла. Например, в результате неполного удаления остатков агрессивных флюсов.
- Нарушении рекомендованных условий эксплуатации устройства. Например, при попадании влаги на ПП из-за прямого контакта с водой или использования во влажной среде.
Окисление контактов приводит к снижению электрической проводимости и, отчасти, снижает прочность паяного соединения. Все это в итоге приводит к нарушению целостности электрической цепи.
Непосредственно воздействие химически активных остатков паяльных флюсов на контактные площадки может приводить к миграции ионов металла, что проявляется разрастающимися от контактных площадок древовидными отростками, которые могут создавать перемычки между соседними контактами и дорожками. Перемычки в зависимости от размера и места появления могут как вызывать помехи в электрическом сигнале, так и приводить к коротким замыканиям, выводящим из строя компоненты.
Механические повреждения
Здесь все просто: механические воздействия могут повредить саму ПП, ее части или компоненты на ней. К таким воздействиям относятся удары, воздействие острыми предметами, коробление и деформация ПП, вибрации и прочее. Они вызывают частичное разрушение платы, токопроводящих дорожек или паяных соединений и даже отдельных компонентов. Кроме того, механическое воздействие с большой вероятностью нарушает целостность защитных покрытий, что в итоге приводит к коррозии металлических частей.
Загрязнения
Пыль, мелкие частицы, летающие в воздухе, шерсть животных, мусор – одна из распространенных причин неполадок печатных плат. Причем сами по себе – они не первопричина проблем, но их нахождение на поверхности ПП приводит к накоплению статического электричества, которое проявляется в электрозарядах, способных повредить чувствительные компоненты.
Второй негативный фактор – гидратация пыли и грязи, то есть, накопление воды. Причем для этого необязателен прямой контакт с ней, достаточно повышенной влажности или наличия пара в воздухе. А влажные загрязнения на ПП могут привести к коррозии незащищенных металлических частей и коротким замыканиям.
Электрические повреждения
Помимо статического электричества выход из строя ПП и электронного изделия может быть вызван и другими причинами:
- Неправильным подключением питания (неправильной полярностью, несоответствующими параметрами источника питания).
- Сбоями в работе источника питания.
- Скачками напряжения в электрической сети.
В первую очередь во всех этих случаях будут повреждены чувствительные к перепадам компоненты, но при сильных скачках напряжения и высоких токах также возможно возгорание самой платы.
Неправильный монтаж
Монтаж электронных компонентов на ПП – достаточно сложный процесс. Нужно не просто установить их по местам и припаять выводы, а предварительно подобрать флюс, припой и температурный режим пайки в соответствии с используемыми элементами и выбранной технологией. Если этого не сделать или сделать неправильно, можно получить следующие последствия:
- Пустоты в паяных соединениях, появившихся из-за выделения газа. Они нарушают электропроводность, качество сигнала и уменьшают прочность.
- Эффект «надгробного камня», когда один из выводов компонента приподнимается над поверхностью ПП, отрываясь от точки пайки.
- Перемычки, соединяющие соседние контакты, которые приводят к замыканиям и нарушению логики работы электрической схемы.
Подведем итог
Перечень повреждений и неисправностей печатных плат достаточно обширен и разнообразен. Но самое главное, что получить их ПП может не только на этапе эксплуатации готового устройства, но и во время монтажа электронных компонентов или даже производства самой платы в результате неправильно сформированного или непродуманного технологического процесса. Соответственно, производители должны подходить к выбору технологии и сопутствующим технологическим операциям (например, температурным режимам, выбору припоя или отмывке флюса) с должным вниманием и ответственностью.
