Технология PCB - Как быстро устранить неисправность PCB

Производство печатных плат- панелей включает в себя ряд сложных и точных производственных процессов. По мере того, как платы становятся более интегрированными и сложными, производственные процессы становятся все более сложными для производителей, а вероятность дефектов и неисправностей увеличивается. Большой

Независимо от причины,дефекты PCB могут иметь серьезные неблагоприятные последствия для личного использования или коммерческого применения. Например, неисправность платы в жизненно важных медицинских устройствах может угрожать жизни, а проблемы со смартфонами или автомобильной электроникой могут мешать деятельности пользователей.

Каковы общие недостатки PCB - панелей?

Недостатки PCB включают сварочные мосты между выводами компонентов или различные точки сварки, короткое замыкание между медными проводами,отключения, смещение компонентов и т. Д. В большинстве случаев производители проводят обширные испытания,прежде чем вывести продукт на рынок. Тем не менее, некоторые дефекты могут быть проигнорированы,и дефекты становятся очевидными только после того,как пользователь фактически использует панель. Кроме того, из - за окружающей среды и других условий, выходящих за пределы контроля производителя, на месте могут возникнуть некоторые дефекты. Кроме того, некоторые дефекты возникают, потому что они возникают вне контекста контролируемой производителем среды или других условий.

Короткое замыкание

Типы короткого замыкания на этапе производства различны, в то время как при других коротких замыканиях в процессе пайки или обратной сварки общее короткое замыкание включает:

Когда расстояние между линиями медного следа составляет много часов, происходит короткое замыкание.

Необработанные провода могут привести к короткому замыканию.

Взвешивание в воздухе приводит к короткому замыканию тонких проводов, что приводит к короткому замыканию между медными следами

Сварочный мост

Неисправность компонентов: дефектные компоненты обычно вводят или выводят их на короткое замыкание в источник питания или заземление.

Открыть

Отключение происходит, когда линия следа отсоединена или сварочный материал находится только на сварном диске, а не на проводе элемента. В этом случае нет адгезии или соединения между компонентами и PCB. Подобно короткому замыканию, это может произойти во время производства или сварки и других операций. Вибрация или растяжение платы, падение или другие механические деформационные факторы могут повредить следы или точки сварки. Аналогичным образом, химические вещества или влага могут привести к износу сварных материалов или металлических деталей, что приводит к разрыву проводов деталей.

Ослабление или дислокация компонентов

Во время обратной сварки детали могут плавать на расплавленном сварном материале и в конечном итоге покидать целевую точку сварки. Возможные причины смещения или наклона включают вибрацию или отскок компонентов на сварных платах PCB из - за недостаточной поддержки плат, установки печи обратного тока, проблем с пастой и человеческой ошибки.

Проблема сварки

Вот некоторые из проблем, вызванных плохой сваркой:

Помехованная точка сварки: из - за внешних помех припой перемещается до затвердевания. Это похоже на точку холодной сварки, но по другой причине. Он может быть скорректирован путем повторного нагрева, и точка сварки не подвергается внешним помехам при охлаждении.

Холодная сварка: это происходит, когда припой не плавится правильно, что приводит к грубой поверхности и ненадежному соединению. Поскольку слишком много припоя препятствует полному плавлению, могут также возникать точки холодной сварки. Восстановление заключается в повторном нагревании соединения и удалении избыточного припоя.

Сварочный мост: это происходит, когда сварочный материал пересекается и физически соединяет два провода. Это может привести к неожиданным соединениям и коротким замыканиям, которые, когда ток слишком высок, могут привести к тому, что детали сгорят или сожгут след.

Сварочные диски, штыри или провода недостаточно увлажнены.

Слишком много или слишком мало припоя.

Повышенный сварочный диск из - за перегрева или грубой сварки.

Технологии обнаружения и устранения неполадок

Как только появляются признаки проблемы, следующим шагом является отслеживание и определение местоположения. Это требует логического пути до тех пор, пока дефект не будет идентифицирован. Различные методы определения местоположения неисправности включают визуальный осмотр без питания платы, а также физический осмотр с использованием испытательного оборудования. Технология тестирования зависит от высококачественного испытательного оборудования или использования базовых инструментов, таких как мультиметр, на электрической или неэлектрической панели.

Несмотря на то, что видимые дефекты или проблемы могут быть легко идентифицированы на простой панели с большими следами, устранение неполадок на сложных многослойных пластинах часто является проблемой. Сложность зависит от типа платы, количества слоев, расстояния между следами, количества компонентов, размера платы и других факторов.

В то время как более сложные платы обычно требуют специального испытательного оборудования, базовые инструменты, такие как мультиметр, тепловизионная камера, усилитель и осциллограф, могут распознавать большинство проблем.

Высококачественное испытательное оборудование сочетает в себе множество методов измерения, включая микронапряжение и другие технологии бесконтактного отслеживания тока, которые могут точно и быстро распознавать короткие замыкания в нагрузках и обнаженных ПХБ. Некоторые из этих устройств используют инжекции тока и датчики поля для определения точного местоположения без необходимости питания платы или удаления компонентов. Тем не менее, высокая стоимость может превышать возможности многих дизайнеров.

Испытательное оборудование Nordson

Типичные устройства включают в себя автоматические приборы обнаружения полетов, такие как двухсторонние роботизированные тестеры Takaya 9600 и Acculogic FLS 980. Существуют также машины автоматического оптического обнаружения (AOI), такие как Nordson YESTECH FX - 942. AOI использует камеры с высоким разрешением для проверки различных дефектов, включая короткое замыкание, отключение, потерянные, неправильные или дислокационные компоненты.

Внешний вид и физический осмотр

Визуальный осмотр может выявить дефекты, такие как следы перекрытия, короткое замыкание в точке сварки, признаки перегрева платы и обгоревшие детали. Но это только в пределах нашего поля зрения.

Некоторые проблемы, особенно когда платы перегреваются и их трудно распознать невооруженным глазом. В этом случае лупа может помочь распознать некоторые короткие замыкания, сварочные мосты, открытые контуры, трещины в точках сварки и следах платы, смещение компонентов и так далее.

Кроме того, мультиметр может определить, есть ли короткое замыкание или открытое замыкание медного следа на монтажной плате. При тестировании на непрерывность значение сопротивления короткого замыкания будет очень низким, как правило, менее 5 Ом. Аналогичным образом, открытие будет генерировать очень высокие значения сопротивления.

Использовать мультиметр для обнаружения дефектов PCB - панели

При обнаружении низкого сопротивления между выводами элемента лучший способ - удалить элемент из схемы PCB для специального тестирования. Если сопротивление остается низким, то виновником является этот компонент, иначе требуется дальнейшее расследование. При демонтаже сварки следует быть осторожным, чтобы не повредить медный сварочный диск на PCB или непосредственно вытащить измеренный компонент из PCB.

Визуальный осмотр применяется только к внешнему осмотру монтажных плат и может не применяться к внутреннему осмотру плат. Если внешний вид не имеет очевидных дефектов, необходимо включить питание платы и провести более подробные испытания, чтобы проверить, является ли плата нормальной.

Найдите проблему короткого замыкания PCB

Вышеупомянутые методы обнаружения ограничены тем, что они проводятся без включения электропитания платы. Обнаружено лишь ограниченное количество проблемных точек. Другими словами, легче найти точное местоположение дефекта, который трудно найти, например, короткое замыкание на электрической плате. Это включает в себя использование таких инструментов, как вольтметры, для измерения падения напряжения на медном следе или использование инфракрасных камер для выявления проблем нагрева.

Измерение низкого давления

Эта технология включает в себя управление количеством тока, проходящего через короткое замыкание, и определение потока тока. Поскольку медный след на монтажной плате также имеет сопротивление, напряжение, создаваемое различными частями медного следа, также различно. Размер напряжения зависит от длины, ширины и толщины медного следа. Поскольку эти факторы приводят к различным значениям сопротивления, соответствующие значения напряжения также различны.

Важно установить полезный безопасный ток для тестирования, но его значение не может превышать порог безопасности провода или устройства. Типичная конфигурация обеспечивает напряжение питания 2 вольт и максимальный ток около 100 мА. Это обеспечит общую доступную мощность около 200 мА, что недостаточно для повреждения каких - либо компонентов, кроме очень чувствительных. Иногда вы также можете использовать низкое напряжение с током до 1 ампер или выше (например, 0,4 вольта), но будьте осторожны, чтобы ограничить ток безопасными значениями, которые не сжигают медный след.

С помощью вольтметра можно легко измерить разницу напряжения между двумя концами медного следа. Поместите два зонда вольтметра между частями длины медного следа и укажите разность напряжения и его положительную и отрицательную полярность, тем самым указывая направление тока. Когда вы измеряете напряжение между различными частями вдоль короткого замыкания, вы обнаруживаете, что значение напряжения становится все меньше и ближе к короткому замыканию. Напряжение короткого замыкания будет снижаться до нуля или очень низкого, и ток не будет течь через эту точку.

Для проведения милливольтного теста требуется чувствительный вольтметр, который может измерять низкое напряжение в диапазоне микровольт и милливольт. Например, при прохождении тока в 1 ампер через медный след с сопротивлением 1 миллиом возникает напряжение в 1 милливольт. Чувствительный вольтметр должен иметь возможность измерять и отображать это значение напряжения. Типичным прибором является цифровой мультиметр Fluke 87 - V. Он имеет пятизначный цифровой дисплей с разрешением 10 микровольт.

Покажите пальцем область нагрева платы.

Поскольку короткое замыкание может привести к локальному повышению температуры платы, подача электроэнергии в схему и нахождение тепловой зоны может помочь уменьшить проблему короткого замыкания, которую детектор может легко обнаружить. Если вы не чувствуете тонкую горячую точку пальцем, вы можете использовать тепловизор, чтобы определить область местного нагрева. Тем не менее, используйте напряжение, которое не повреждает детали или медный след, чтобы перегреть перед открытием, убедитесь, что используется источник питания, который делает медный след коротким замыканием. Кроме того, будьте осторожны, чтобы избежать ожогов или удара током.

Ремонт короткозамкнутых / открытых линий

После определения точки короткого замыкания или открытого замыкания на PCB следующим шагом является проблема изоляции. Хотя это легко сделать на внешней поверхности платы, это вызов для внутреннего слоя. Возможные решения включают бурение скважин или резку соответствующих внешних медных следов.

Если между двумя точками сварки есть сварочный мост или короткое замыкание, пройдите кончик горячего паяльника между двумя выводами или проводами, чтобы удалить эти точки или короткое замыкание. Кроме того, для удаления излишков припоя используется оловянная проволока или обонятель.

Ремонт открыт в зависимости от характера неисправности и размера медного следа. На более широкой медной линии вы можете соскребать обе стороны открытого пути и сварить между ними кросс - провод. Однако это может не относиться к узким следам или монтажным платам со строгими экологическими требованиями. Лучший способ - провести провода между соответствующими сварочными дисками. После завершения провода закрепляются на месте с помощью некоторого клея.

Благодаря очистке и осторожной повторной сварке соединителя можно легко восстановить открытие на выводах элемента. С другой стороны, короткое замыкание или включение, вызванное неисправностью деталей, требует замены неисправных или стареющих деталей.

Из - за дефектов конструкции или производства PCB - панели часто сталкиваются с проблемами после использования. В большинстве случаев совет директоров будет работать на низком уровне или вообще не сможет работать. При возникновении проблем выявление и устранение неполадок имеет решающее значение для обеспечения непрерывного использования оборудования. Успех восстановления зависит от способности распознавать неисправность и ее местоположение.

Большинство производителей PCB имеют все испытательные устройства и инструменты для выявления и исправления неисправностей плат. Однако для некоторых дизайнеров или специалистов с ограниченными ресурсами невозможно купить все эти инструменты. К счастью, специалисты в области электроники могут использовать недорогие технологии для выявления и решения значительного количества проблем с помощью базовых инструментов и терпения.