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PCB为什么要进行清洗?

  非功能性或不良性能电路排除故障时,工程师通常可运行仿真或其它分析工具,从原理图层面考量电路。如果这些方法不能解决问题,就算是最优秀的工程师可能也会被难住,感到挫败或困惑。为了避免钻进类似的死胡同,小编向大家先容一个简单而又非常重要的小技巧:为其保持清洁!

这么说是什么意思呢?如果PCB 没有保持适当的清洁,在 PCB 装配或修改过程中使用的某些材料可能会导致严重的电路功能性问题。此类现象中最为常见的问题之一就是焊剂。

图 1 即为残留过多数量焊剂的 PCB 

 焊剂是一种化学制剂,用于协助将组件焊接至 PCB。但令人遗憾的是如果在焊接后不加以清洁,焊剂会劣化 PCB 的表面绝缘电阻,在该过程中会给电路性能造成严重退化!

 

图2

 

  图 2 是我用来展示焊剂污染所会造成结果的测试电路。由 2.5V 参考电压激活的平衡惠斯顿接桥网络可仿真高阻抗桥接传感器。差分桥接传感器输出 VIN+ - VIN- 可连接至增益为 101V/V 的 INA333。在理想状态下,由于桥接处于平衡状态,因而 VIN+ - VIN- = 0V。但焊剂污染会造成实际桥接传感器电压随时间慢慢漂移。 

  在本次测试中,装配后我同时记录了不同程度清洁之后的 VIN- 和 VOUT 一小时的变动情况:

未清洁;
手工清洗,风干;
超声波清洗,风干,烘烤。

图3 

  从图 3 中可以看出,焊剂污染对桥接传感器输出性能有严重的影响。在未清洁或手工清洗的情况下,桥接传感器电压从未达到约 VREF/2 的预期电压,即便在一小时趋稳时间之后。此外,未清洁电路板还表现出大量外部噪声收集。在使用超声波浴清洗并完全干燥后,桥接传感器电压稳如磐石。

图4  

  观察 INA333 的输出电压,大家会连续看到不当清洁造成的性能退化。 

  未清洁的电路板出现了 DC 错误、超长趋稳时间以及严重的外部噪声收集。 

  手工清洁的电路板出现了奇怪的极低频率噪声。最终找到了根源 , 是因为测试设施内部的空调循环! 

  正确清洁并烘干的电路板表现优异,测试中的任何点都没有发生漂移。 

  总之,焊剂清洁不当会造成严重的性能降低,特别是在高精度 DC 电路中。对所有手工装配或修改过的 PCB,请务必使用超声波浴(或类似方式)完成最终清洁。在使用空气压缩机风干后,采用稍高温度烘烤装配并清洗后的 PCB,可清除任何残留湿气。(一般在 70°C 下烘烤 10 分钟) 

  这个简单的“保持清洁”技巧应该能够帮助您大幅减少花在排除故障上的时间,帮助您将更多时间用于设计出色的高精度电路!

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