PCB科技 - 如何快速解决PCB板故障問題

如何快速解决PCB板故障問題

<一 href="/tw/pcb-fabrication.html" target="_blank">PCB板生產 涉及一系列複雜而精確的製造過程. 作為 電路板s變得更加完整和複雜, 製造過程對生產人員來說越來越具有挑戰性, 缺陷和失效的概率也會新增. 大的.

不管什麼原因, 供個人使用或商業應用, PCB缺陷會導致嚴重的不良後果. 例如, 電路板 重要醫療設備故障可能危及生命, 智能手機或汽車電子設備的問題可能會干擾用戶活動 .

的常見缺陷是什麼 PCB板?

PCB中的缺陷包括元件引脚之間的焊橋或不同的焊點、銅線之間的短路、斷路、元件位移等。 在大多數情况下，製造商將在產品上市前進行廣泛的測試。 然而，有些缺陷可能會被忽略，只有在用戶實際使用該板後，這些缺陷才會變得明顯。 此外，由於製造商無法控制的環境和其他條件，現場可能會出現一些缺陷。 此外，一些缺陷的出現是因為它們超出了製造商可控環境或其他條件的範圍。

短路

生產階段的短路類型不盡相同，但在焊接或回流焊接過程中，會發生其他短路，常見短路包括：

當銅線之間的間距很小時，會發生短路

未修剪的部件導線將導致短路

漂浮在空氣中可能導致細導線短路，從而導致銅線之間短路

焊接橋

部件故障：有缺陷的部件通常會使其輸入或輸出對電源或接地短路。

開闢道路

當痕迹被破壞，或焊料僅在焊盤上而不在元件引線上時，將發生斷路。 在這種情況下，組件和PCB之間沒有粘附或連接。 就像短路一樣，這些也可能發生在生產過程或焊接過程和其他操作過程中。 電路板的振動或拉伸、掉落或其他機械變形因素會破壞痕迹或焊點。 同樣，化學品或水分會導致焊料或金屬零件磨損，從而導致部件導線斷裂。

部件鬆動或錯位

在回流焊接過程中, 小零件可能漂浮在熔融焊料上，最終離開目標焊點. 位移或傾斜的可能原因包括焊接部件的振動或反彈 PCB板 由於不足 電路板 支持, 回流爐設定, 錫膏問題, 和人為錯誤.

焊接問題

以下是不良焊接做法造成的一些問題：

受干擾的焊點：由於外部干擾，焊料在凝固之前移動。 這類似於冷焊點，但原因不同。 可通過重新加熱進行校正，焊點在冷卻時不會受到外部干擾。

冷焊接：當焊料不能正確熔化時，會發生這種情況，導致表面粗糙和連接不可靠。 由於過多的焊料會封锁完全熔化，囙此也可能出現冷焊點。 補救措施是重新加熱接頭並去除多餘的焊料。

焊料橋：焊料交叉並將兩根引線物理連接在一起時會發生這種情況。 這些可能會形成意外的連接和短路，這可能會導致組件燒壞或在電流過高時燒壞痕迹。

焊盤、引脚或引線未充分潤濕。

焊料過多或過少。

由於過熱或焊接粗糙而升高的焊盤。

故障定位與修復科技

一旦出現問題迹象，下一步就是跟踪並確定位置。 這需要遵循邏輯路徑，直到能够識別缺陷為止。 確定故障位置的不同方法包括在不給電路板供電的情况下進行目視檢查，以及使用測試設備進行物理檢查。 測試技術依賴於高端測試設備，或在有電或無電的電路板上使用基本工具，如萬用表。

雖然很容易識別具有較大痕迹的簡單單面電路板上的可見缺陷或問題，但對複雜多層電路板進行故障排除通常是一個挑戰。 難度取決於電路板的類型、層數、跡線間距、元件數量、電路板的尺寸和其他因素。

雖然更複雜的電路板通常需要特殊的測試設備，但諸如萬用表、熱成像相機、放大鏡和示波器等基本工具可以識別大多數問題。

高端測試設備結合了多種測量方法，包括微電壓和其他非接觸式電流跟踪科技，可以準確快速地識別負載和裸PCB中的短路。 其中一些設備使用電流注入和現場感應來識別準確位置，而無需為電路板供電或拆除組件。 然而，許多設計師可能無法承受高昂的成本。

諾德森測試設備

典型設備包括自動飛行檢測儀器，如雙面機器人測試儀Takaya 9600和Acculogic FLS 980。 也有自動光學檢測（AOI）機器，如Nordson YESTECH FX-942。 AOI使用高解析度監視器檢查各種缺陷，包括短路、斷路、缺失、不正確或未對準的組件。

目視和物理檢查

目視檢查可以識別缺陷，如重疊痕迹、短路焊點、電路板過熱迹象和部件燒損。 但這只是願景所及。

一些問題，尤其是電路板過熱且肉眼難以識別時。 在這種情況下，放大鏡可以幫助識別一些短路、焊橋、開路、焊點和電路板痕迹中的裂紋、元件偏移等。

此外，萬用表可以確定電路板上的銅線中是否存在短路或斷路。 使用導通性測試時，短路電阻值將非常低，通常小於5歐姆。 同樣，開路將產生非常高的電阻值。

使用萬用表檢測PCB板缺陷

當檢測到元件引脚之間的電阻低時，最好的方法是將元件從PCB電路中移除，以進行特殊測試。 如果阻力仍然較低，則該部件是罪魁禍首，否則需要進一步調查。 拆焊時應小心，以免損壞PCB上的銅墊或直接從PCB上拔出要測試的組件。

目視檢查僅適用於電路板的外觀檢查，可能不適用於電路板的內層檢查。 如果外觀沒有明顯缺陷，則需要接通電路板電源並進行更詳細的測試，以檢測電路板是否正常。

查找PCB短路問題

上述檢測方法有局限性，這是因為檢測是在電路板未通電的情况下進行的。 只能檢測到數量有限的問題點。 換句話說，更容易找到難以找到的缺陷的確切位置，例如通電電路板上的短路。 這包括使用電壓表等工具量測銅跡線上的電壓降，或使用紅外監視器識別加熱問題。

低壓量測

這項科技涉及控制通過短路的電流量，並找出電流流向。 由於電路板上的銅線也有電阻，囙此銅線不同部分產生的電壓也不同。 電壓量取決於銅跡線的長度、寬度和厚度。 由於這些因素導致電阻值不同，囙此相應的電壓值也不同。

為測試設定有用的安全電流非常重要，但其值不能超過電線或設備的安全閾值。 典型設定提供2伏的電源電壓，最大電流約為100 mA。 這將提供大約200mW的總可用功率，這不足以損壞任何組件，但非常敏感的組件除外。 有時，您也可以使用電流高達1安培或更高的低電壓（如0.4伏），但應注意將電流限制在不會燒壞銅痕迹的安全值。

使用電壓表，您可以輕鬆地量測銅線兩端之間的電壓差。 將電壓表的兩個探針放置在銅跡線長度的不同部分之間將訓示電壓差及其正負極性，從而訓示電流的方向。 當你量測沿短路線路不同部分之間的電壓時，你會發現電壓值越來越小，越來越接近短路。 短路電壓降將為零或非常低，電流不會超過該點。

毫伏測試需要一個靈敏的電壓表，它可以量測微伏和毫伏範圍內的低電壓。 例如，當1安培的電流通過電阻為1毫歐的銅導線時，將產生1毫伏的電壓。 靈敏的電壓表應能量測並顯示該電壓值。 典型的儀器是Fluke 87-V數字萬用表。 它有一個5比特數位顯示器，分辯率為10微伏。

用手指感應電路板的加熱區域

由於短路會導致電路板的局部溫度升高，囙此向電路供電並找到有熱量的區域有助於减少探測器更容易找到短路問題。 如果你用手指感覺不到細微的熱點，你可以用熱像儀來識別局部受熱區域。 但是，通過使用不會損壞組件或銅線過熱的電壓，直到接通電源，確保使用使銅線短路的電源。 此外，請小心避免燙傷或電擊。

修理短/開路線路

在PCB上確定短路或開路點後，下一步是隔離問題。 雖然在電路板的外表面上很容易做到這一點，但對內層來說卻是一個挑戰。 可能的解決方案包括鑽孔或切割適當的外部銅痕迹。

如果兩個焊點之間存在焊橋或短路，請將熱烙鐵的尖端穿過兩個針腳或導線之間，以移除這些焊點或短路。 此外，使用錫絲或嗅探器去除多餘的焊料。

修復開路取決於故障的性質和銅痕迹的大小。 在較寬的銅線上，可以刮去開路的兩側，然後在兩者之間焊接一根跨接導線。 然而，這可能不適用於具有嚴格環境要求的窄跡線或電路板。 最好的方法是在相應的焊盤之間佈線。 完成後，使用一些膠水將電線固定到位。

通過清潔並小心地重新焊接接頭，可以輕鬆修復部件引脚上的開路。 另一方面，由部件故障引起的短路或斷路需要更換故障或老化的部件。

由於設計或生產缺陷，PCB板在使用後經常出現問題。 在大多數情况下，董事會將處於低績效水准或根本無法工作。 出現問題時，識別和修復故障對於確保設備的持續使用至關重要。 維修的成功取決於識別故障及其位置的能力。

最 PCB製造商 擁有所有測試設備和工具，以識別和糾正 電路板 失敗. 然而, for some designers或 professionals with limited resources, 不可能購買所有這些工具. 幸運地, 電子專業人員可以使用低成本科技，通過基本工具和耐心來識別和修復大量問題.