Leiterplattentechnisch - Wie man das Problem des Leiterplattenfehlers schnell löst

Wie man das Problem des Leiterplattenfehlers schnell löst

Leiterplattenproduktion umfasst eine Reihe komplexer und präziser Fertigungsprozesse. Als die LeiterplatteIntegrierter und komplexer werden, Der Fertigungsprozess wird immer anspruchsvoller für das Produktionspersonal, und die Wahrscheinlichkeit von Fehlern und Ausfällen steigt auch. Groß.

Unabhängig vom Grund, für den persönlichen oder gewerblichen Gebrauch, Leiterplattenfehler können schwerwiegende nachteilige Folgen haben. Zum Beispiel, Leiterplatte Ausfälle wichtiger medizinischer Geräte können lebensbedrohlich sein, Probleme mit Smartphones oder Fahrzeugelektronik können die Benutzeraktivitäten beeinträchtigen .

Was sind die häufigsten Mängel von Leiterplatte?

Defekte in Leiterplatten umfassen Lötbrücken oder verschiedene Lötstellen zwischen Bauteilstiften, Kurzschlüsse zwischen Kupferdrähten, offene Schaltungen, Bauteilverschiebung usw. In den meisten Fällen werden Hersteller umfangreiche Tests durchführen, bevor sie ihre Produkte auf den Markt bringen. Einige Mängel können jedoch übersehen werden, und die Mängel werden erst sichtbar, nachdem das Board tatsächlich vom Benutzer verwendet wurde. Darüber hinaus können aufgrund der Umgebung und anderer Bedingungen außerhalb der Kontrolle des Herstellers einige Mängel vor Ort auftreten. Darüber hinaus treten einige Mängel auf, weil sie außerhalb der steuerbaren Umgebung des Herstellers oder anderer Bedingungen auftreten.

Kurzschluss

Die Arten von Kurzschlüssen in der Produktionsstufe sind nicht die gleichen, während andere Kurzschlüsse beim Löten oder Reflow-Löten auftreten, allgemeine Kurzschlüsse umfassen:

Wenn der Raum oder Abstand zwischen Kupferspuren klein ist, tritt ein Kurzschluss auf

Die Leitungen von Komponenten, die nicht getrimmt wurden, verursachen einen Kurzschluss

Schweben in der Luft kann zu kurzen dünnen Drähten führen, die Kurzschlüsse zwischen Kupferspuren verursachen können

Lötbrücke

Komponentenausfall: Ein defektes Bauteil verkürzt normalerweise seinen Eingang oder Ausgang auf Strom oder Masse.

den Weg öffnen

Wenn die Spur gebrochen ist oder das Lot nur auf dem Pad und nicht auf der Komponentenleitung ist, tritt ein offener Stromkreis auf. In diesem Fall gibt es keine Haftung oder Verbindung zwischen dem Bauteil und der Leiterplatte. Genau wie Kurzschlüsse können diese auch während des Produktionsprozesses oder während des Schweißprozesses und anderer Operationen auftreten. Erschütterung oder Dehnung der Leiterplatte, Fallenlassen oder andere mechanische Verformungsfaktoren zerstören die Leiterbahnen oder Lötstellen. Ebenso können Chemikalien oder Feuchtigkeit zu Verschleiß von Löt- oder Metallteilen führen, was zu Bruch der Bauteile führen kann.

lose oder verlegte Bauteile

Während des Reflow-Lötprozesses, Kleinteile können auf dem geschmolzenen Lot schwimmen und schließlich die Ziellötstelle verlassen. Mögliche Gründe für die Verschiebung oder Neigung sind die Vibration oder das Abprallen der Bauteile auf dem gelöteten Leiterplatte aufgrund unzureichender Leiterplatte Unterstützung, Reflow Ofen Einstellungen, Lötpastenprobleme, und menschliches Versagen.

Schweißproblem

Im Folgenden sind einige der Probleme, die durch schlechte Schweißpraktiken verursacht werden:

Störung der Lötstellen: Das Lot bewegt sich vor der Erstarrung durch äußere Störungen. Dies ist ähnlich wie Kaltlötstellen, aber der Grund ist anders. Es kann durch Aufwärmen korrigiert werden und die Lötstellen werden beim Abkühlen nicht von außen gestört.

Kaltlöten: Dies geschieht, wenn das Lot nicht richtig geschmolzen werden kann, was zu rauen Oberflächen und unzuverlässigen Verbindungen führt. Da übermäßiges Löten ein vollständiges Schmelzen verhindert, können auch kalte Lötstellen auftreten. Das Mittel ist, die Verbindung aufzuwärmen und das überschüssige Lot zu entfernen.

Lötbrücke: Dies geschieht, wenn das Lot zwei Leitungen kreuzt und physisch miteinander verbindet. Diese können unerwartete Verbindungen und Kurzschlüsse bilden, die dazu führen können, dass die Komponenten ausbrennen oder die Leiterbahnen ausbrennen, wenn der Strom zu hoch ist.

Pads, Stifte oder Leitungen benetzen nicht ausreichend.

Zu viel oder zu wenig Lot.

Ein Pad, das durch Überhitzung oder grobes Löten erhöht wird.

Fehlerortungs- und Reparaturtechnik

Sobald es Anzeichen eines Problems gibt, besteht der nächste Schritt darin, den Standort zu verfolgen und zu bestimmen. Dies muss einem logischen Pfad folgen, bis es möglich ist, den Fehler zu identifizieren. Verschiedene Möglichkeiten, den Ort des Fehlers zu bestimmen, umfassen visuelle Inspektion ohne Stromversorgung der Leiterplatte und physische Inspektion mit Testgeräten. Die Prüftechnik setzt auf High-End-Prüfgeräte oder den Einsatz von Basiswerkzeugen wie Multimetern auf angetriebenen oder ungesteuerten Leiterplatten.

Obwohl es leicht ist, sichtbare Defekte oder Probleme auf einfachen einseitigen Leiterplatten mit größeren Leiterbahnen zu identifizieren, ist die Fehlerbehebung komplexer mehrschichtiger Leiterplatten oft eine Herausforderung. Der Schwierigkeitsgrad hängt von der Art der Leiterplatte, der Anzahl der Schichten, dem Spurabstand, der Anzahl der Komponenten, der Größe der Leiterplatte und anderen Faktoren ab.

Obwohl komplexere Leiterplatten normalerweise spezielle Prüfgeräte benötigen, können grundlegende Werkzeuge wie Multimeter, Wärmebildkameras, Lupen und Oszilloskope die meisten Probleme identifizieren.

High-End-Testgeräte kombinieren eine Vielzahl von Messmethoden einschließlich Mikrospannungs- und anderen berührungslosen Stromverfolgungstechnologien, die Kurzschlüsse in der Last und blanken Leiterplatte genau und schnell identifizieren können. Einige dieser Geräte verwenden Stromeinspritzung und Felderfassung, um den genauen Standort zu identifizieren, ohne die Leiterplatte mit Strom zu versorgen oder Komponenten zu entfernen. Die hohen Kosten können jedoch außerhalb der Reichweite vieler Designer liegen.

Nordson Prüfgeräte

Zur typischen Ausrüstung gehören automatische Flugerkennungsinstrumente, wie der beidseitige Robotertester Takaya 9600 und Acculogic FLS 980. Es gibt auch automatische optische Inspektionsmaschinen (AOI) wie Nordson YESTECH FX-942. AOI verwendet hochauflösende Kameras, um verschiedene Defekte zu überprüfen, einschließlich Kurzschlüsse, offene Schaltkreise, fehlende, falsche oder falsch ausgerichtete Komponenten.

Visuelle und physische Inspektion

Die visuelle Inspektion kann Defekte wie überlappende Leiterbahnen, Kurzschlüsse bei Lötstellen, Anzeichen von Überhitzung der Leiterplatte und verbrannte Komponenten identifizieren. Aber das ist nur in Reichweite des Sehens.

Einige Probleme, besonders wenn die Leiterplatte überhitzt ist und schwer mit bloßem Auge zu identifizieren ist. In diesem Fall kann eine Lupe helfen, einige Kurzschlüsse, Lötbrücken, offene Schaltungen, Risse in Lötstellen und Leiterplattenspuren, Komponentenverschiebungen usw. zu identifizieren.

Darüber hinaus kann ein Multimeter feststellen, ob in den Kupferspuren auf der Platine ein Kurzschluss oder ein offener Stromkreis vorhanden ist. Mit dem Durchgangstest ist der Kurzschlusswiderstandswert sehr niedrig, normalerweise weniger als 5-Ohm. Ebenso erzeugt ein offener Kreislauf einen sehr hohen Widerstandswert.

Verwenden Sie ein Multimeter, um Leiterplattenfehler zu erkennen

Wenn ein geringer Widerstand zwischen Bauteilstiften erkannt wird, besteht der beste Weg darin, die Komponenten für spezielle Tests aus der Leiterplattenschaltung zu entfernen. Wenn der Widerstand noch niedrig ist, dann ist diese Komponente der Schuldige, ansonsten sind weitere Untersuchungen erforderlich. Beim Entlöten sollte darauf geachtet werden, dass die Kupferpads auf der Leiterplatte nicht beschädigt werden oder die zu prüfenden Komponenten direkt von der Leiterplatte herausgezogen werden.

Visuelle Inspektion ist nur für die Sichtprüfung der Leiterplatte geeignet, sie ist möglicherweise nicht für die innere Schichtinspektion der Leiterplatte geeignet. Wenn es keine offensichtlichen Mängel im Aussehen gibt, müssen Sie die Leiterplatte einschalten und detailliertere Tests durchführen, um festzustellen, ob die Leiterplatte normal ist.

Finden Sie das PCB-Kurzschlussproblem

Die obige Erkennungsmethode hat Einschränkungen, und es liegt daran, dass die Erkennung ohne Stromversorgung auf der Leiterplatte durchgeführt wird. Nur eine begrenzte Anzahl von Problempunkten kann erkannt werden. Mit anderen Worten, es ist einfacher, die genaue Lokalisierung von Fehlern zu finden, die schwer zu finden sind, wie zum Beispiel einen Kurzschluss auf einer eingeschalteten Leiterplatte. Dazu werden Werkzeuge wie ein Voltmeter verwendet, um den Spannungsabfall auf Kupferspuren zu messen, oder mithilfe einer Infrarotkamera Heizungsprobleme zu identifizieren.

Niederspannungsmessung

Diese Technologie beinhaltet die Steuerung der Strommenge, die durch einen Kurzschluss fließt und herauszufinden, wo der Strom fließt. Da die Kupferspuren auf der Leiterplatte auch Widerstand haben, sind die Spannungen, die durch verschiedene Teile der Kupferspuren erzeugt werden, ebenfalls unterschiedlich. Die Höhe der Spannung hängt von der Länge, Breite und Dicke der Kupferspuren ab. Da diese Faktoren unterschiedliche Widerstandswerte verursachen, sind auch die entsprechenden Spannungswerte unterschiedlich.

Es ist sehr wichtig, einen nützlichen Sicherheitsstrom für die Prüfung einzustellen, aber sein Wert kann die Draht- oder Gerätesicherheitsschwelle nicht überschreiten. Eine typische Einstellung liefert eine Versorgungsspannung von 2 Volt mit einem maximalen Strom von ca. 100 mA. Dies liefert eine Gesamtnutzleistung von ca. 200mW, die nicht ausreicht, um Komponenten außer sehr empfindlichen Komponenten zu beschädigen. Manchmal können Sie auch eine Niederspannung mit (z.B. 0,4 Volt) Strom bis zu 1-Ampere oder höher verwenden, aber Vorsicht sollte darauf geachtet werden, den Strom auf einen sicheren Wert zu begrenzen, der die Kupferspuren nicht verbrennt.

Mit einem Voltmeter können Sie ganz einfach die Spannungsdifferenz zwischen den beiden Enden der Kupferspur messen. Das Platzieren der beiden Sonden des Voltmeters zwischen den verschiedenen Teilen der Kupferspurenlänge zeigt die Spannungsdifferenz und ihre positive und negative Polarität an und zeigt somit die Richtung des Stromflusses an. Wenn Sie die Spannung zwischen verschiedenen Teilen entlang der Kurzschlussleitung messen, stellen Sie fest, dass der Spannungswert immer kleiner wird und er immer näher an den Kurzschluss kommt. Der Kurzschlusspannungsabfall ist null oder sehr niedrig, und kein Strom fließt über diesen Punkt hinaus.

Der Millivolt-Test erfordert ein empfindliches Spannungsmessgerät, das niedrige Spannungen im Mikro- und Millivoltbereich messen kann. Wenn beispielsweise ein Strom von 1-Ampere durch eine Kupferspur mit einem Widerstand von 1-Milliohm fließt, wird eine Spannung von 1-Millivolt erzeugt. Ein empfindliches Voltmeter sollte in der Lage sein, diesen Spannungswert zu messen und anzuzeigen. Das typische Instrument ist das Fluke 87-V Digitalmultimeter. Es verfügt über ein 5-stelliges Digitaldisplay und eine Auflösung von 10-Mikrovolt.

Verwenden Sie Ihren Finger, um den Heizbereich der Leiterplatte zu erfassen

Da der Kurzschluss dazu führt, dass die lokale Temperatur der Leiterplatte steigt, kann die Stromversorgung der Schaltung und das Finden des Bereichs mit Wärme helfen, den Detektor zu reduzieren, um das Problem des Kurzschlusses leichter zu finden. Wenn Sie die subtilen Hot Spots mit den Fingern nicht spüren können, können Sie eine Wärmebildkamera verwenden, um die lokal beheizten Bereiche zu identifizieren. Wenn Sie jedoch eine Spannung verwenden, die das Bauteil nicht beschädigt oder die Kupferspur überhitzt wird, bis sie eingeschaltet wird, sollten Sie sicherstellen, dass Sie ein Netzteil verwenden, das die Kupferspur kurzschließt. Achten Sie außerdem darauf, Verbrennungen oder Stromschläge zu vermeiden.

Reparatur von kurzen/offenen Leitungen

Nachdem der Kurzschluss oder der offene Schaltungspunkt auf der Leiterplatte identifiziert wurde, besteht der nächste Schritt darin, das Problem zu isolieren. Obwohl es einfach ist, dies auf der Außenseite der Leiterplatte zu tun, ist es eine Herausforderung für die innere Schicht. Mögliche Lösungen sind das Bohren von Löchern oder das Schneiden entsprechender externer Kupferspuren.

Wenn es zwischen zwei Lötstellen Lötbrücken oder Kurzschlüsse gibt, führen Sie bitte die Spitze des heißen Lötkolbens zwischen die beiden Stifte oder Drähte, um diese Lötstellen oder Kurzschlüsse zu entfernen. Verwenden Sie außerdem Zinndraht oder einen Schnüffel, um überschüssiges Lot zu entfernen.

Die Reparatur des offenen Stromkreises hängt von der Art des Fehlers und der Größe der Kupferspur ab. Auf breiteren Kupferspuren können Sie beide Seiten des offenen Stromkreises abkratzen und dann einen Jumperdraht zwischen den beiden löten. Dies ist jedoch möglicherweise nicht für schmale Leiterbahnen oder Leiterplatten mit strengen Umweltanforderungen geeignet. Der beste Weg ist, zwischen den entsprechenden Pads zu routen. Wenn Sie fertig sind, verwenden Sie etwas Kleber, um die Drähte an Ort und Stelle zu befestigen.

Durch Reinigung und sorgfältiges erneutes Löten des Steckers ist es einfach, den offenen Stromkreis am Bauteilstift zu reparieren. Auf der anderen Seite erfordern Kurzschlüsse oder offene Schaltungen, die durch Bauteilausfälle verursacht werden, den Austausch fehlerhafter oder alternder Komponenten.

Leiterplatten haben oft Probleme nach Gebrauch aufgrund von Design- oder Produktionsfehlern. In den meisten Fällen ist das Board auf einem niedrigen Leistungsniveau oder funktioniert überhaupt nicht. Wenn ein Problem auftritt, ist die Identifizierung und Behebung des Fehlers unerlässlich, um die fortgesetzte Nutzung der Geräte zu gewährleisten. Der Erfolg der Reparatur hängt von der Fähigkeit ab, den Fehler und seinen Standort zu identifizieren.

Die meisten Leiterplattenhersteller verfügen über alle Prüfmittel und Werkzeuge zur Identifizierung und Korrektur Leiterplatte Fehler. Allerdings, for some designers oder professionals with limited resources, Es ist unmöglich, alle diese Werkzeuge zu kaufen. Glücklicherweise, Elektroniker können kostengünstige Technologie verwenden, um eine beträchtliche Anzahl von Problemen mit grundlegenden Werkzeugen und Geduld zu identifizieren und zu beheben.