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2017-03-11 ​清洗PCB到底有多重要?

        在為非功能性或不良性能電路排除故障時,工程師通常可運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題,就算是最優秀的工程師可能也會被難住,感到挫敗或困惑。我也曾經經歷過這種痛苦。為避免鉆進類似的死胡同,我向大家介紹壹個簡單而又非常重要的小技巧:為其保持清潔!
        我這麽說是什麽意思呢?就是說如果PCB 沒有保持適當的清潔,在 PCB 裝配或修改過程中使用的某些材料可導致嚴重的電路功能性問題。此類現象中最為常見的問題之壹就是焊劑。 
        圖1 即為殘留過多數量焊劑的PCB。 
圖 1
        焊劑是壹種化學制劑,用於協助將組件焊接至 PCB。但令人遺憾的是如果在焊接後不加以清除,焊劑會劣化 PCB 的表面絕緣電阻,在該過程中會給電路性能造成嚴重退化! 
圖 2
        圖2是我用來展示焊劑汙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絡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。在理想狀態下,由於橋接處於        平衡狀態,因而VIN+ - VIN- = 0V。但焊劑汙染會造成實際橋接傳感器電壓隨時間慢慢漂移。
        在本次測試中,裝配後我同時記錄了不同程度清潔之後 VIN- 和 VOUT 一小時的變動情況:
        未清潔;
        手工清洗,風乾;
        超聲波清洗,風乾,烘烤。 
圖 3
        從圖3 中可以看出,焊劑汙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,即便在一小時趨穩時間之後。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並完全乾燥後,橋接傳感器電壓穩如磐石。
圖 4
        觀察 INA333 的輸出電壓,我們會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、超長趨穩時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!
        和預想的壹樣,正確清潔並烘乾的電路板表現優異,測試中的任何點都沒有發生漂移。
        總之,焊劑清潔不當會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的 PCB,請務必使用超聲波浴(或類似方式)完成最終清潔。在使用空氣壓縮機風幹後,采用稍高溫度烘烤裝配並清洗後的 PCB,可清除任何殘留濕氣。我們一般在 70°C 下烘烤 10 分鐘。
        這個簡單的“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間,幫助您將更多時間用於設計出色的高精度電路!