PCB技術 - PCBボード故障の問題を速く解決する方法

PCBボード故障の問題を速く解決する方法

<エー href="/jp/pcb-fabrication.html" target="_blank">PCBボード生産 複雑で精密な製造工程のシリーズを含む. として 回路基板sは、より統合されて、より複雑になります, 製造工程は生産要員にとってますます困難になる, 欠陥と失敗の確率も増加. ビッグ.

理由にかかわらず, 個人用または商業用, PCB欠陥は重大な悪影響を引き起こす. 例えば, 回路基板 重要な医療機器の故障は生命を脅かすかもしれない, スマートフォンまたは自動車エレクトロニクスの問題がユーザー活動に干渉する間 .

一般的な欠陥は何ですか PCBボード?

PCBの欠陥は、はんだブリッジまたは部品ピン間の異なるはんだ接合、銅線間の短絡、開放回路、部品置換などである。ほとんどの場合、メーカーは市場で彼らの製品を発売する前に広範囲なテストを行います。しかし、いくつかの欠陥は見落とされるかもしれません、そして、ボードが実際にユーザーによって使われたあと、欠点は明らかになるだけです。加えて、製造業者の制御を超えた環境及び他の条件により、いくつかの欠陥が生じている。さらに、製造者の制御可能な環境または他の条件の範囲外で生じるので、いくつかの欠陥が生じる。

短絡回路

製造段階における短絡の種類は同じではないが、他の短絡は、はんだ付けまたはリフローはんだ付けの過程で発生するが、一般的な短絡回路は以下のように含まれる。

銅トレース間のスペースまたは間隔が小さいとき、短絡回路が生じる

トリミングされていないコンポーネントのリード線は、短絡を引き起こす

空気中で浮くことは、銅の跡の間に短絡を引き起こすことができる短い細い線につながることができます

半田橋

コンポーネント故障：不完全なコンポーネントは、通常その入力または出力を電源またはグラウンドに短絡する。

道を開く

トレースが壊れているとき、または半田がパッド上にのみあり、コンポーネントリード上ではない場合、開放回路が発生する。この場合、構成要素とPCBとの間の接着または接続はない。短絡回路と同様に、これらはまた、製造プロセス中または溶接プロセスおよび他の動作中に発生することがある。振動または回路基板の伸張、またはそれらをドロップまたはその他の機械的変形要因は、トレースまたははんだ接合を破壊します。同様に、化学的または湿気によって、半田または金属部品が摩耗することがあり、これによって部品リードが破壊することがある。

ゆるいまたは間違ったコンポーネント

リフローはんだ付け工程中, 小さな部分は溶融はんだの上に浮いて、最終的に目標はんだ接合部を離れるかもしれません. 変位または傾斜の可能な理由は、はんだ付けされた部品の振動またはバウンスを含む PCBボード 不十分で 回路基板 サポート, リフローオーブン設定, はんだペースト問題, ヒューマンエラー.

溶接問題

以下の溶接作業の問題点がいくつかあります。

はんだ接合部は外部の外乱により凝固前にはんだが移動する。これはコールドはんだ接合に似ていますが、理由は異なります。再加熱で補正でき，はんだ接合は冷却時に外部から妨げられない。

コールドはんだ付け：これは、はんだが正しく溶融することができない場合に起こります。過剰のはんだは完全な溶融を防ぐので、冷たいはんだ接合も生じることがある。この方法は、接合部を再加熱し、余分なはんだを除去することである。

はんだブリッジ：はんだが交差して2つのリードを物理的に接続するとき、これは起こります。これらは予期しない接続および短絡回路を形成するかもしれません。そして、それはコンポーネントが燃え尽きます、あるいは、電流が高すぎるとき、跡を燃やします。

パッド、ピンまたはリードは、不十分に濡れている。

あまりにも多くのはんだも。

過熱または粗いはんだ付けのために上昇するパッド。

故障位置と修理技術

一度問題の兆候があると、次のステップは、追跡し、場所を決定することです。これは欠陥を特定するまで論理パスに従う必要がある。故障の位置を決定する方法としては、回路基板に電力を供給することなく視覚検査、試験装置を用いた物理検査がある。テスト技術は、ハイエンドのテスト機器やマルチメータなどの基本的なツールの使用に依存して電源や非電源ボードです。

単純な片面ボード上のより大きなトレースで見える欠陥または問題を識別するのは簡単ですが、複雑な多層ボードのトラブルシューティングはしばしば挑戦です。難易度は、回路基板の種類、層の数、トレース間隔、構成要素の数、回路基板の大きさおよび他の要因に依存する。

より複雑な回路基板は、通常、特別な試験装置を必要とするが、マルチメータ、熱撮像カメラ、拡大鏡、およびオシロスコープのような基本的なツールは、ほとんどの問題を識別することができる。

ハイエンド試験装置は、微小電圧及び他の非接触電流追跡技術を含む様々な測定方法を組み合わせており、負荷及び裸PCBの短絡を正確かつ迅速に識別することができる。これらのデバイスのいくつかは、回路基板に電力を供給することなく、または部品を除去することなく正確な位置を特定するために、電流注入およびフィールド検出を使用する。しかし、高いコストは多くのデザイナーの範囲を超えている可能性があります。

Nordson試験装置

典型的な装置には、両面ロボットテスタTAKAYA 9600やACL LOX 980等の自動飛行検知装置がある。Nordson Yestech FX - 942などの自動光学検査装置（AOI）もある。AOIは、高解像度のカメラを使用して、ショートカット、オープン回路、行方不明、不正確なまたはミスアライメントされたコンポーネントを含む様々な欠陥を検査する。

視覚・身体検査

目視検査は、重ね合わせトレース、短絡はんだ接合、回路基板過熱の兆候、および燃焼部品のような欠陥を識別することができる。しかし、これはビジョンの範囲内だけです。

特に、回路基板が過熱して、肉眼で識別するのが難しいときに、若干の問題。この場合、拡大鏡は、いくつかの短絡回路、はんだブリッジ、開放回路、はんだ接合部および回路基板の跡、部品オフセットなどを識別するのを助けることができる。

加えて、マルチメータは、基板上の銅トレースに短絡または開放回路があるかどうかを判定することができる。連続性試験を使用して、短絡抵抗値は非常に低く、通常は5オーム未満である。同様に、オープン回路は非常に高い抵抗値を生成する。

PCBボード欠陥を検出するためにマルチメータを使う

コンポーネントピン間で低抵抗が検出されると、最良の方法は、特別なテストのためにPCB回路から部品を除去することである。抵抗がまだ低いならば、この構成要素は犯人です、さもなければ更なる調査は必要です。PCB上の銅パッドを損傷しないように、またはPCBからテストされるべき部品を直接引き抜くために、脱硫時に注意しなければなりません。

目視検査は回路基板の外観検査に適しており，回路基板の内層検査には適していない。外観に明らかな欠陥がない場合は、回路基板上で電力を供給し、回路基板が正常かどうかを検出するためにより詳細なテストを行う必要がある。

PCB短絡問題を見つけてください

上記の検出方法は限界があり、回路基板に電力を供給することなく検出するためである。限られた数の問題点のみを検出することができます。言い換えれば、回路基板上の短絡回路のように、見つけるのが困難な欠陥の正確な位置を見つけることは容易である。これは、銅トレース上の電圧降下を測定するための電圧計、または加熱問題を識別するために赤外線カメラを使用するツールを使用する。

低電圧測定

この技術は、短絡を通過する電流量を制御し、電流がどこに流れるかを知ることを含む。回路基板上の銅トレースも抵抗を有するので、銅トレースの異なる部分によって生成される電圧もまた異なる。電圧の量は、銅トレースの長さ、幅、および厚さに依存する。これらの要因が異なる抵抗値を引き起こすので、対応する電圧値もまた異なる。

試験に有用な安全電流を設定することは非常に重要であるが、その値はワイヤや機器の安全限界を超えてはならない。典型的な設定は、約100 mAの最大電流を有する2ボルトの供給電圧を提供する。これは、非常に敏感な構成要素を除くどんな構成要素にも損害を与えるのに十分でない約200 MWの総使用可能な電力を提供するでしょう。時々、あなたは1アンペア以上の高さ（例えば0.4ボルト）の電流で低電圧を使うこともできます、しかし、注意は銅跡を燃やしない安全な値に電流を制限するためにとられなければなりません。

電圧計を使用すると、簡単に銅トレースの両端の間の電圧差を測定することができます。銅トレース長の様々な部分間の電圧計の2つのプローブを配置することは、電圧差とその正および負の極性を示し、したがって、電流の流れを示す。短絡線に沿って異なる部分間の電圧を測定すると、電圧値が小さくなって小さくなり、短絡に近づいて近づいていることがわかる。短絡電圧降下はゼロ又は非常に低く、この点を超えて電流は流れない。

ミリボルトテストは、マイクロボルトとミリボルトの範囲で低電圧を測定できる高感度電圧計を必要とする。例えば、1アンペアの電流が1ミリオームの抵抗で銅トレースを通過すると、1ミリボルトの電圧が発生する。敏感な電圧計は、この電圧値を測定して、表示することができなければなりません。典型的な器具は、フルーク87 - Vデジタルマルチメーターです。それは5桁のデジタルディスプレイと10マイクロボルトの解像度を持っています。

回路基板の加熱領域を感知するために指を使用してください

短絡が回路基板の局部温度を上昇させて、回路に電力を供給して、熱によって領域を見つけることが回路をより簡単に問題を見つけるのを減らすのを助けることができるので。あなたの指で微妙なホットスポットを感じることができない場合は、ローカル加熱地域を識別するために熱イメージャを使用することができます。しかし、コンポーネントを損傷しない電圧を使用するか、または銅トレースがオンになるまで過熱されることによって、銅トレースを短絡する電源を使用するようにしてください。また、火傷や電気ショックなどを避けてください。

修理/ショートライン

短絡回路または開放回路ポイントがPCB上で識別されたあと、次のステップは問題を分離することである。回路基板の外面でこれを行うのが簡単であるが、それは内層のための挑戦です。可能な解決策は、穴を貫通するか、適切な外部銅跡を切ることを含む。

つのハンダ間のはんだブリッジまたは短絡があるならば、2つのピンまたはワイヤーの間で熱いはんだ付けの先端を通過して、これらのはんだ継ぎ目または短絡を除去してください。また、余分なはんだを除去するために錫線やスニッファを使用してください。

オープン回路を修復することは故障の性質と銅トレースの大きさに依存する。より広い銅跡で、あなたは開いた回路の両側を削り取って、それから2つの間でジャンパーワイヤーをはんだ付けすることができます。しかし、これは狭いトレースまたは回路基板に厳しい環境要件を備えてはならない。最良の方法は、対応するパッド間のルートです。終わったら、適所にワイヤーを固定するために、接着剤を使ってください。

コネクタを掃除して、慎重に再はんだ付けすることによって、部品ピンの開いた回路を修理するのは簡単です。一方、部品故障に起因する短絡または開放回路は、不良または老化成分の置換を必要とする。

PCBボードは、設計または製造欠陥のために使用の後、しばしば問題を抱えています。ほとんどの場合、ボードはパフォーマンスレベルが低いか全く動作しません。問題が発生すると、装置の継続使用を確実にするために、故障の特定及び固定が不可欠である。修理の成功は故障とその位置を特定する能力に依存する。

大部分 PCBメーカー すべてのテスト機器とツールを識別し、正しい 回路基板 失敗. しかし, for some designerS professionals with limited resources, これらすべてのツールを購入することは不可能です. 幸い, 電子専門家は、低コストの技術を使用して、基本的なツールと忍耐で問題のかなりの数を識別し、修正することができます.