Technologie PCB - Comment résoudre rapidement les problèmes de défaillance de la carte PCB

Comment résoudre rapidement les problèmes de défaillance de la carte PCB

La production de cartes PCB implique une série de processus de fabrication complexes et précis. À mesure que les cartes deviennent de plus en plus intégrées et complexes, les processus de fabrication deviennent de plus en plus difficiles pour le personnel de production et la probabilité de défauts et de pannes augmente. Le grand

Pour quelque raison que ce soit, pour un usage personnel ou une application commerciale, un défaut de PCB peut avoir de graves conséquences indésirables. Par exemple, une défaillance de la carte d'un dispositif médical important peut mettre la vie en danger, tandis qu'un problème avec un smartphone ou un appareil électronique automobile peut interférer avec les activités de l'utilisateur.

Quels sont les défauts courants des cartes PCB?

Les défauts des PCB comprennent des ponts de soudure ou des points de soudure différents entre les broches des éléments, des courts - circuits entre les fils de cuivre, des coupures, des déplacements d'éléments, etc. dans la plupart des cas, les fabricants effectuent des tests approfondis avant de mettre leurs produits sur le marché. Cependant, certains défauts peuvent passer inaperçus et ne deviennent visibles qu'après que l'utilisateur a effectivement utilisé la carte. En outre, certains défauts peuvent apparaître sur le site en raison de l'environnement et d'autres conditions hors du contrôle du fabricant. En outre, certains défauts se produisent parce qu'ils se produisent en dehors de la portée de l'environnement contrôlable par le fabricant ou d'autres conditions.

Court - circuit

Le type de court - circuit n'est pas le même en phase de production, alors que d'autres courts - circuits se produisent, lors du brasage ou du brasage par refusion, les courts - circuits courants sont:

Un court - circuit se produira lorsque l'espace ou l'espacement entre les traces de cuivre est faible

Les fils des composants non retouchés provoquent un court - circuit

La suspension dans l'air provoque un court - circuit des fils fins, ce qui entraîne un court - circuit entre les traces de cuivre

Pont soudé

Défaillance d'un composant: un composant défectueux court - circuite généralement son entrée ou sa sortie à l'alimentation ou à la terre.

Ouvrir le circuit

Un circuit ouvert se produit lorsque les traces sont déconnectées ou lorsque la soudure se trouve uniquement sur les Plots et non sur les fils de l'élément. Dans ce cas, il n'y a pas d'adhérence ou de connexion entre le composant et le PCB. Tout comme les courts - circuits, ceux - ci peuvent également se produire pendant la production ou pendant le processus de soudage et d'autres opérations. Les vibrations ou les étirements, les chutes ou d'autres facteurs de déformation mécanique de la carte peuvent détruire les marques ou les points de soudure. De même, les produits chimiques ou l'humidité peuvent provoquer l'usure de la soudure ou des pièces métalliques, ce qui peut entraîner la rupture des fils des composants.

Pièces desserrées ou mal alignées

Au cours du soudage à reflux, les petites pièces peuvent flotter sur la soudure fondue et éventuellement quitter le point de soudure cible. Les causes possibles de déplacement ou d'inclinaison comprennent les vibrations ou les rebonds des composants sur la carte PCB soudée en raison d'un support insuffisant de la carte, de la configuration du four de soudage à retour, des problèmes de pâte à souder et des erreurs humaines.

Problèmes de soudure

Voici quelques problèmes causés par de mauvaises pratiques de soudage:

Points de soudure perturbés: la soudure se déplace avant de se solidifier en raison de perturbations extérieures. Ceci est similaire aux points de soudure à froid, mais pour différentes raisons. Il peut être corrigé par réchauffage et les points de soudure ne sont pas perturbés par l'extérieur lorsqu'ils sont refroidis.

Soudage à froid: cela se produit lorsque la soudure ne fond pas correctement, ce qui entraîne une surface rugueuse et des connexions peu fiables. Comme trop de soudure empêche la fusion complète, des points de soudure à froid peuvent également apparaître. Le remède consiste à réchauffer le joint et à enlever l'excès de soudure.

Pont de soudure: cela se produit lorsque la soudure se croise et relie physiquement deux fils entre eux. Ceux - ci peuvent former des connexions inattendues et des courts - circuits qui, lorsque le courant est trop élevé, peuvent provoquer des composants à brûler ou à brûler des traces.

Mouillage insuffisant des plots, des broches ou des fils.

Trop ou trop peu de soudure.

Des plots surélevés en raison d'une surchauffe ou d'une soudure rugueuse.

Techniques de localisation et de réparation des pannes

Une fois que des signes de problèmes apparaissent, l'étape suivante consiste à suivre et à déterminer l'emplacement. Cela nécessite de suivre un chemin logique jusqu'à ce que le défaut puisse être identifié. Les différentes méthodes de détermination de l'emplacement d'un défaut comprennent une inspection visuelle sans alimenter la carte et une inspection physique à l'aide d'un équipement d'essai. Les techniques de test reposent sur des équipements de test haut de gamme ou sur l'utilisation d'outils de base, tels que des multimètres, avec ou sans carte de puissance.

Bien qu'il soit facile d'identifier les défauts ou les problèmes visibles sur un simple panneau avec de grandes traces, le dépannage de panneaux multicouches complexes est souvent un défi. La difficulté dépend du type de carte, du nombre de couches, de l'espacement des pistes, du nombre de composants, de la taille de la carte et d'autres facteurs.

Bien que les cartes plus complexes nécessitent généralement un équipement de test spécial, les outils de base tels que les multimètres, les caméras thermiques, les amplificateurs et les oscilloscopes peuvent identifier la plupart des problèmes.

L'équipement de test haut de gamme combine une variété de méthodes de mesure, y compris la microtension et d'autres technologies de suivi de courant sans contact, pour identifier avec précision et rapidité les courts - circuits dans les circuits imprimés chargés et nus. Certains de ces dispositifs utilisent l'injection de courant et la détection de champ pour identifier l'emplacement exact sans avoir à alimenter la carte ou à retirer les composants. Cependant, les coûts élevés peuvent être au - delà de ce que de nombreux concepteurs peuvent se permettre.

Équipement de test nordsen

L'équipement typique comprend des instruments de détection automatique de vol tels que le testeur robotique bifacial Takaya 9600 et l'acculogic FLS 980. Il existe également des machines d'inspection optique automatique (AOI) telles que la nordson yestech FX - 942. Aoi utilise des caméras haute résolution pour vérifier une variété de défauts, y compris les pièces qui sont court - circuitées, coupées, manquantes, incorrectes ou mal alignées.

Inspection visuelle et physique

Une inspection visuelle peut identifier les défauts tels que les marques de chevauchement, les courts - circuits de points de soudure, les signes de surchauffe de la carte et les composants brûlés. Mais c'est seulement dans notre champ de vision.

Certains problèmes, en particulier lorsque la carte est surchauffée et difficile à reconnaître à l'œil nu. Dans ce cas, la loupe peut aider à identifier certains courts - circuits, ponts soudés, circuits ouverts, fissures dans les points de soudure et les traces de carte, les décalages de composants, etc.

En outre, le multimètre peut déterminer s'il y a un court - circuit ou un circuit ouvert sur les traces de cuivre sur la carte. Avec un test de continuité, la valeur de la résistance de court - circuit sera très faible, typiquement inférieure à 5 ohms. De même, un circuit ouvert produirait des valeurs de résistance très élevées.

Détecter les défauts de la carte PCB avec un multimètre

Lorsqu'une faible résistance est détectée entre les broches d'un élément, la meilleure chose à faire est de retirer l'élément du circuit PCB pour un test spécial. Si la résistance est encore faible, alors cet ingrédient est le coupable, sinon une enquête plus approfondie est nécessaire. Les précautions doivent être prises lors du démontage afin de ne pas endommager les plots de cuivre sur le PCB ou de retirer directement le composant à tester du PCB.

L'inspection visuelle s'applique uniquement à l'inspection de l'apparence de la carte et peut ne pas s'appliquer à l'inspection de la couche interne du substrat de circuit. S'il n'y a pas de défauts évidents dans l'apparence, vous devez allumer la carte et effectuer des tests plus détaillés pour détecter si la carte est normale.

Trouver des problèmes de court - circuit PCB

Le procédé de détection décrit ci - dessus présente des limites, du fait que la détection est effectuée sans mise sous tension de la carte. Seul un nombre limité de points problématiques peut être détecté. En d'autres termes, il est plus facile de trouver l'emplacement exact d'un défaut difficile à trouver, tel qu'un court - circuit sur une carte de circuit sous tension. Cela inclut l'utilisation d'outils tels que des voltmètres pour mesurer la chute de tension sur les traces de cuivre ou l'utilisation d'une caméra infrarouge pour identifier les problèmes de chauffage.

Mesure de basse tension

Cette technique consiste à contrôler la quantité de courant traversant le court - circuit et à déterminer le sens du courant. Comme les traces de cuivre sur la carte ont également une résistance électrique, les tensions générées par les différentes parties des traces de cuivre sont également différentes. La taille de la tension dépend de la longueur, de la largeur et de l'épaisseur de la piste de cuivre. Comme ces facteurs conduisent à des valeurs de résistance différentes, les valeurs de tension correspondantes sont également différentes.

Il est très important de définir un courant de sécurité utile pour le test, mais sa valeur ne doit pas dépasser le seuil de sécurité du fil ou de l'appareil. Une configuration typique fournit une tension d'alimentation de 2 volts avec un courant maximal d'environ 100 milliampères, ce qui donnerait une puissance totale disponible d'environ 200 milliampères, ce qui ne suffit pas à endommager les pièces autres que celles très sensibles. Parfois, vous pouvez également utiliser une basse tension (par exemple 0,4 volt) avec un courant allant jusqu'à 1 ampère ou plus, mais vous devez prendre soin de limiter le courant à une valeur sûre qui ne brûlera pas les traces de cuivre.

Avec un voltmètre, la différence de tension entre les deux extrémités de la piste de cuivre peut être facilement mesurée. Placer les deux sondes du voltmètre entre les différentes parties de la longueur de la piste de cuivre indiquera la différence de tension et sa polarité positive et négative, indiquant ainsi la direction du courant. Lorsque vous mesurez la tension entre les différentes parties le long d'une ligne de court - circuit, vous constatez que les valeurs de tension sont de plus en plus petites et se rapprochent du court - circuit. La chute de tension de court - circuit sera nulle ou très faible et aucun courant ne circulera à travers ce point.

Le test millivolt nécessite un voltmètre sensible qui peut mesurer de faibles tensions dans la gamme des microvolts et des millivolts. Par exemple, lorsqu'un courant de 1 ampère traverse une trace de cuivre d'une résistance de 1 milliohm, une tension de 1 millivolt sera générée. Un voltmètre sensible doit pouvoir mesurer et afficher cette valeur de tension. Un compteur typique est un multimètre numérique fluke 87 - v. Il dispose d'un écran numérique à 5 chiffres avec une résolution de 10 microvolts.

Induction de la zone chauffée de la carte avec les doigts

Comme un court - circuit provoque une augmentation de la température locale de la carte, alimenter le circuit et trouver des zones chaudes peut aider à réduire le détecteur, ce qui facilite la détection des problèmes de court - circuit. Si vous ne sentez pas les points chauds subtils avec vos doigts, vous pouvez utiliser un imageur thermique pour identifier les zones chauffées localement. Cependant, en utilisant une tension qui n'endommage pas les composants ou les traces de cuivre surchauffer avant d'ouvrir, assurez - vous d'utiliser une alimentation qui court - circuite les traces de cuivre. Veillez également à éviter les brûlures ou les électrocutions.

Réparation de circuits courts / ouverts

Après avoir identifié un court - circuit ou un point ouvert sur le PCB, l'étape suivante consiste à isoler le problème. Bien qu'il soit facile de le faire sur la surface extérieure de la carte, c'est un défi pour la couche intérieure. Les solutions possibles comprennent le perçage ou la découpe de traces de cuivre externes appropriées.

S'il y a un pont de soudure ou un court - circuit entre deux points de soudure, passez la pointe du fer à souder chaud entre les deux broches ou fils pour éliminer ces points de soudure ou courts - circuits. De plus, utilisez un fil d'étain ou un renifleur pour éliminer l'excès de soudure.

La réparation d'un circuit ouvert dépend de la nature du défaut et de la taille de la trace de cuivre. Sur une piste de cuivre plus large, vous pouvez gratter les deux côtés du circuit ouvert et souder un cordon de brassage entre les deux. Cependant, cela peut ne pas s'appliquer aux pistes étroites ou aux cartes de circuit imprimé qui ont des exigences environnementales strictes. La meilleure façon de le faire est de câbler entre les Plots correspondants. Lorsque vous avez terminé, fixez le fil en place avec un peu de colle.

Les circuits ouverts sur les broches des composants peuvent être facilement réparés en nettoyant et en soudant soigneusement les connecteurs. D'autre part, un court - circuit ou un circuit ouvert causé par un composant défectueux nécessite le remplacement d'un composant défectueux ou vieillissant.

Les cartes PCB ont souvent des problèmes après utilisation en raison de défauts de conception ou de production. Dans la plupart des cas, le Conseil sera à un niveau de performance faible ou ne fonctionnera pas du tout. En cas de problème, l'identification et la réparation des défauts sont essentielles pour assurer une utilisation continue de l'appareil. Le succès ou non de la réparation dépend de la capacité à identifier le défaut et son emplacement.

La plupart des fabricants de PCB ont tout l'équipement et les outils de test pour identifier et corriger les défauts de la carte. Cependant, pour certains concepteurs ou professionnels avec des ressources limitées, il est impossible d'acheter tous ces outils. Heureusement, les professionnels de l'électronique peuvent utiliser des technologies à faible coût pour identifier et résoudre un certain nombre de problèmes avec des outils de base et de la patience.