PCB為什么要進(jìn)行清洗？

在為非功能性或不良性能電路排除故障時(shí)，工程師通?？蛇\行仿真或其它分析工具從原理圖層面考量電路。如果這些方法不能解決問(wèn)題，就算是最優(yōu)秀的工程師可能也會(huì )被難住，感到挫敗或困惑。我也曾經(jīng)經(jīng)歷過(guò)這種痛苦。為避免鉆進(jìn)類(lèi)似的死胡同，我向大家介紹一個(gè)簡(jiǎn)單而又非常重要的小技巧：為其保持清潔!

我這么說(shuō)是什么意思呢?就是說(shuō)如果PCB 沒(méi)有保持適當的清潔，在 PCB 裝配或修改過(guò)程中使用的某些材料可導致嚴重的電路功能性問(wèn)題。此類(lèi)現象中最為常見(jiàn)的問(wèn)題之一就是焊劑。

圖 1

焊劑是一種化學(xué)制劑，用于協(xié)助將組件焊接至 PCB。但令人遺憾的是如果在焊接后不加以清除，焊劑會(huì )劣化 PCB 的表面絕緣電阻，在該過(guò)程中會(huì )給電路性能造成嚴重退化!

圖 2

圖 2 是我用來(lái)展示焊劑污染所造成結果的測試電路。由 2.5V 參考電壓激活的平衡惠斯頓接橋網(wǎng)絡(luò )可仿真高阻抗橋接傳感器。差分橋接傳感器輸出 VIN+ - VIN- 可連接至增益為 101V/V 的 INA333。在理想狀態(tài)下，由于橋接處于平衡狀態(tài)，因而 VIN+ - VIN- = 0V。但焊劑污染會(huì )造成實(shí)際橋接傳感器電壓隨時(shí)間慢慢漂移。

在本次測試中，裝配后我同時(shí)記錄了不同程度清潔之后 VIN- 和 VOUT 一小時(shí)的變動(dòng)情況：

未清潔;

手工清洗，風(fēng)干;

超聲波清洗，風(fēng)干，烘烤。

圖 3

從圖 3 中可以看出，焊劑污染對橋接傳感器輸出性能有嚴重的影響。在未清潔或手工清洗的情況下，橋接傳感器電壓從未達到約 VREF/2 的預期電壓，即便在一小時(shí)趨穩時(shí)間之后。此外，未清潔電路板還表現出大量外部噪聲收集。在使用超聲波浴清洗并完全干燥后，橋接傳感器電壓穩如磐石。

圖 4

觀(guān)察 INA333 的輸出電壓，我們會(huì )連續看到不當清潔造成的性能退化。

未清潔的電路板出現了 DC 錯誤、超長(cháng)趨穩時(shí)間以及嚴重的外部噪聲收集;

手工清潔的電路板出現了奇怪的極低頻率噪聲。我最終找到了根源 — 是因為測試設施內部的空調循環(huán)!

和預想的一樣，正確清潔并烘干的電路板表現優(yōu)異，測試中的任何點(diǎn)都沒(méi)有發(fā)生漂移。

總之，焊劑清潔不當會(huì )造成嚴重的性能降低，特別是在高精度 DC 電路中。對所有手工裝配或修改過(guò)的 PCB，請務(wù)必使用超聲波浴(或類(lèi)似方式)完成最終清潔。在使用空氣壓縮機風(fēng)干后，采用稍高溫度烘烤裝配并清洗后的 PCB，可清除任何殘留濕氣。我們一般在 70°C 下烘烤 10 分鐘。

這個(gè)簡(jiǎn)單的“保持清潔”技巧應該能夠幫助您大幅減少花在排除故障上的時(shí)間，幫助您將更多時(shí)間用于設計出色的高精度電路!