PCB板故障問(wèn)題怎么快速解決

　　PCB板生產(chǎn)涉及一系列復(fù)雜精密的制造過(guò)程，隨著電路板集成度更高，更復(fù)雜，其制造過(guò)程對(duì)生產(chǎn)人員來(lái)說(shuō)越來(lái)越具有挑戰(zhàn)性，并且出現(xiàn)缺陷和失敗的幾率也隨之增大。

　　不管什么原因，對(duì)于面向個(gè)人使用還是商業(yè)應(yīng)用，PCB的缺陷都會(huì)引起嚴(yán)重的不良后果，比如，重要醫(yī)療設(shè)備中的電路板故障可能會(huì)危及生命，而智能手機(jī)或汽車(chē)電子的問(wèn)題會(huì)干擾用戶(hù)的活動(dòng)。

　　PCB板常見(jiàn)缺陷有哪些?

　　PCB中的缺陷包括元件引腳之間的焊橋或不同的焊點(diǎn)，銅線之間的短路，開(kāi)路，元件移位等等。 大多數(shù)情況下，制造商在將產(chǎn)品推向市場(chǎng)之前會(huì)進(jìn)行大量測(cè)試。 但是，有些缺陷可能會(huì)被忽視，只有板子在被用戶(hù)真正使用后缺陷才會(huì)凸顯出來(lái)。 此外，由于環(huán)境和制造商無(wú)法控制的其他條件，現(xiàn)場(chǎng)會(huì)出現(xiàn)一些缺陷。此外，一些缺陷是因?yàn)榘l(fā)生在超出制造者可控環(huán)境或其他條件范圍之外。

　　短路

　　在生產(chǎn)階段發(fā)生短路的類(lèi)型是不盡相同的，而其他情況短路的發(fā)生，則在焊接或回流焊的過(guò)程中，常見(jiàn)的短路包括：

　　當(dāng)銅跡線之間空間或者間距很小時(shí)，會(huì)發(fā)生短路

　　未做修剪的元器件引線會(huì)引起短路

　　空中漂浮可導(dǎo)短細(xì)線會(huì)造成銅跡線之間短路

　　焊橋

　　組件故障：有缺陷的組件通常將其輸入或輸出短路至電源或地。

　　開(kāi)路

　　當(dāng)跡線斷裂時(shí)，或者焊料僅在焊盤(pán)上而不在元件引線上時(shí)，會(huì)發(fā)生開(kāi)路。 在這種情況下，元件和PCB之間沒(méi)有粘連或連接。 就像短路一樣，這些也可能發(fā)生在生產(chǎn)過(guò)程中或焊接過(guò)程中以及其他操作過(guò)程中。 振動(dòng)或拉伸電路板，跌落它們或其他機(jī)械形變因素都會(huì)破壞跡線或焊點(diǎn)。 同樣，化學(xué)或濕氣會(huì)導(dǎo)致焊料或金屬部件磨損，從而導(dǎo)致組件引線斷裂。

　　元器件的松動(dòng)或錯(cuò)位

　　在回流焊過(guò)程中，小部件可能浮在熔融焊料上并最終脫離目標(biāo)焊點(diǎn)。 移位或傾斜的可能原因包括由于電路板支撐不足，回流爐設(shè)置，焊膏問(wèn)題，人為錯(cuò)誤等引起焊接PCB板上元器件的振動(dòng)或彈跳。

　　焊接問(wèn)題

　　以下是由于不良的焊接做法而引起的一些問(wèn)題：

　　受干擾的焊點(diǎn)：由于外界擾動(dòng)導(dǎo)致焊料在凝固之前移動(dòng)。 這與冷焊點(diǎn)類(lèi)似，但原因不同，可以通過(guò)重新加熱進(jìn)行矯正，并保證焊點(diǎn)在冷卻時(shí)而不受外界干擾。

　　冷焊：這種情況發(fā)生在焊料不能正確熔化時(shí)，導(dǎo)致表面粗糙和連接不可靠。 由于過(guò)量的焊料阻止了完全熔化，冷焊點(diǎn)也可能發(fā)生。 補(bǔ)救措施是重新加熱接頭并去除多余的焊料。

　　焊錫橋：當(dāng)焊錫交叉并將兩條引線物理連接在一起時(shí)會(huì)發(fā)生這種情況。 這些有可能形成意想不到的連接和短路，可能會(huì)導(dǎo)致組件燒毀或在電流過(guò)高時(shí)燒斷走線。

　　焊盤(pán)，引腳或引線潤(rùn)濕不足。

　　太多或太少的焊料。

　　由于過(guò)熱或粗糙焊接而被抬高的焊盤(pán)。

　　故障定位和維修技術(shù)

　　一旦出現(xiàn)問(wèn)題跡象，下一步就是追蹤和確定位置。這需要遵循邏輯路徑，直到有可能查明缺陷。確定故障位置的不同方式包括無(wú)需為電路板供電的目視檢查，以及使用測(cè)試設(shè)備的物理檢查。測(cè)試技術(shù)依賴(lài)于高端測(cè)試設(shè)備或使用基本工具，如萬(wàn)用表等在有電或無(wú)電板上。

　　雖然在具有較大跡線的簡(jiǎn)單單面板上很容易識(shí)別可見(jiàn)的缺陷或問(wèn)題，但對(duì)復(fù)雜的多層板進(jìn)行故障排除往往是一項(xiàng)挑戰(zhàn)。難易程度取決于電路板的類(lèi)型，層數(shù)，跡線間距，元件數(shù)量，電路板尺寸和其他因素。

　　盡管更復(fù)雜的電路板通常需要特殊的測(cè)試設(shè)備，但萬(wàn)用表，熱像儀，放大鏡和示波器等基本工具可以識(shí)別大部分問(wèn)題。

　　高端測(cè)試設(shè)備結(jié)合了包括微電壓和其他非接觸式電流跟蹤技術(shù)在內(nèi)的多種測(cè)量方法，能夠準(zhǔn)確快速地識(shí)別負(fù)載和裸PCB中的短路。這些設(shè)備中的一些使用電流注入和現(xiàn)場(chǎng)感應(yīng)來(lái)識(shí)別確切的位置，而無(wú)需為電路板供電或移除組件。但是，高成本可能超出許多設(shè)計(jì)師的范圍。

　　諾信檢測(cè)設(shè)備

　　典型的設(shè)備包括自動(dòng)飛行探測(cè)儀器，如雙面機(jī)器人測(cè)試儀Takaya9600和Acculogic FLS 980。還有自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)(AOI)機(jī)器，例如諾信YESTECH FX-942。 AOI采用高分辨率相機(jī)來(lái)檢查各種缺陷，包括短路，開(kāi)路，缺失，不正確或未對(duì)齊的元器件。

　　視覺(jué)和物理檢測(cè)

　　目視檢查可識(shí)別缺陷，如重疊痕跡，焊點(diǎn)短路，電路板過(guò)熱跡象以及燒毀組件。 但這僅限于視力能夠觸及的范圍。

　　一些問(wèn)題，尤其是當(dāng)電路板運(yùn)載過(guò)熱，而用肉眼很難識(shí)別時(shí)。 在這種情況下，放大鏡可以幫助識(shí)別一些短路，焊橋，開(kāi)路，焊點(diǎn)和電路板走線的裂縫，元件偏移等等。

　　另外，萬(wàn)用表可以確定板子上銅跡線是否存在短路或斷路。 使用連續(xù)性測(cè)試，短路電阻值會(huì)非常低，通常小于5歐姆。 同樣，開(kāi)路電路則會(huì)產(chǎn)生非常高的電阻值。

　　用萬(wàn)用表檢測(cè)PCB板缺陷

　　當(dāng)在元器件引腳之間檢測(cè)到低電阻時(shí)，最好的辦法是把元器件從PCB電路中取出，進(jìn)行專(zhuān)門(mén)檢測(cè)。 如果電阻仍然很低，那么這個(gè)元器件就是罪魁禍?zhǔn)祝駝t需要進(jìn)一步調(diào)查。 拆焊時(shí)應(yīng)小心，以免損壞PCB上銅墊或者將要測(cè)試的元器件直接從PCB上拔出。

　　目視檢查只適用于電路板的外觀查看檢測(cè)，它可能并不適用于電路板內(nèi)部層檢測(cè)。如果外觀沒(méi)有明顯可見(jiàn)的缺陷，則需要你為電路板上電并執(zhí)行更為細(xì)致測(cè)試，才能檢測(cè)出電路板是否正常。

　　定位PCB短路問(wèn)題點(diǎn)

　　上述檢測(cè)方法是有局限性，并且因?yàn)樵谖唇o電路板上電情況下進(jìn)行檢測(cè)。只能檢測(cè)有限個(gè)問(wèn)題點(diǎn)。也就是說(shuō)，更容易找到難以發(fā)現(xiàn)的缺陷的確切位置，例如已上電的電路板短路問(wèn)題。 這涉及使用諸如電壓表之類(lèi)的工具來(lái)測(cè)量銅跡線上的電壓降，或使用紅外相機(jī)來(lái)識(shí)別發(fā)熱問(wèn)題點(diǎn)。

　　低電壓測(cè)量

　　該項(xiàng)技術(shù)涉及到控制當(dāng)前通過(guò)短路電流量以及找出電流流向。由于電路板上銅跡線也有電阻，通過(guò)銅跡線不同的部分產(chǎn)生的電壓也是不同的。電壓量取決于銅跡線的長(zhǎng)度，寬度和厚度，因?yàn)檫@些因素造成的電阻值不同，相應(yīng)的電壓值也是不同的。

　　設(shè)置對(duì)測(cè)試有用的安全電流非常重要，但是其值不能超過(guò)導(dǎo)線或設(shè)備安全閾值。典型的設(shè)置提供2伏的電源電壓配以最大約為100毫安的電流。這將提供可用的總功率約為200mW，這不足以損壞除非常敏感的部件之外的任何部件。有時(shí)，還可以使用低電壓配以(如0.4伏特)高達(dá)1安培電流或者更高的電流，但是，應(yīng)注意將電流限制在不會(huì)燒毀銅跡線的安全值內(nèi)。

　　使用電壓表，可以很容易地測(cè)量銅走線兩端的電壓差。將電壓表兩個(gè)探針?lè)胖迷阢~跡線長(zhǎng)度的各個(gè)部分之間會(huì)指示出電壓差及其正負(fù)極性，因此來(lái)指出電流流動(dòng)方向。當(dāng)您沿著短路線測(cè)量不同部分之間的電壓時(shí)，發(fā)現(xiàn)電壓值越來(lái)越小，則越來(lái)越接近短路。短路電壓下降將為零或非常低，并且超過(guò)這一點(diǎn)將不會(huì)有電流通過(guò)。

　　毫伏測(cè)試需要靈敏的電壓表，可以測(cè)量微伏和毫伏范圍的低電壓。例如，當(dāng)1安培電流的電流通過(guò)有1毫歐電阻銅跡線上會(huì)產(chǎn)生1毫伏電壓，靈敏的電壓表應(yīng)該能夠測(cè)量并顯示該電壓值。典型的儀表是Fluke 87-V數(shù)字萬(wàn)用表。其具有有5位數(shù)字顯示器以及10微伏特的分辨率。

　　用手指感測(cè)電路板發(fā)熱區(qū)域

　　由于短路會(huì)導(dǎo)致電路板局部溫度上升，因此為電路供電，找到具有熱量的區(qū)域可以幫助縮小檢測(cè)者更加容易找到短路發(fā)生問(wèn)題點(diǎn)。 如果用手指無(wú)法感覺(jué)到細(xì)微的發(fā)熱點(diǎn)，可以使用熱成像儀識(shí)別局部加熱的區(qū)域。 但是，通過(guò)使用不會(huì)損壞元件的電壓或銅跡線過(guò)熱直到打開(kāi)時(shí)，請(qǐng)務(wù)必小心使用短路銅跡線的電源。 另外，請(qǐng)小心避免燙傷或電擊。

　　修復(fù)短/開(kāi)線路

　　在PCB上識(shí)別出短路或開(kāi)路點(diǎn)之后，下一步就是隔離問(wèn)題。 雖然在電路板的外表面很容易做到這一點(diǎn)，但對(duì)于內(nèi)層而言，這是一項(xiàng)挑戰(zhàn)。 可能的解決方案包括鉆通孔或切割適當(dāng)?shù)耐獠裤~跡線。

　　如果兩個(gè)焊點(diǎn)之間有焊橋或短路，請(qǐng)將熱烙鐵的尖端穿過(guò)兩個(gè)引腳或連線之間以除去這些焊點(diǎn)或短路。 另外，使用錫線或吸槍來(lái)去除多余的焊料。

　　修復(fù)開(kāi)路取決于故障的性質(zhì)和銅跡線的大小。 在更寬的銅跡線上，您可以刮掉開(kāi)路的兩側(cè)，然后在兩者之間焊接跳線。 但是，這可能不適用于窄跡線或有嚴(yán)格環(huán)境要求電路板上，最好的方法是在相應(yīng)的焊盤(pán)之間布線。 完成后，用一些膠水將導(dǎo)線固定到位。

　　通過(guò)清潔和小心地重新焊接接頭，很容易在元器件引腳上修復(fù)開(kāi)路。 另一方面，由于組件故障造成的短路或斷路需要更換故障或老化的元器件。

　　PCB板在使用后由于設(shè)計(jì)或生產(chǎn)缺陷而經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題。 在大多數(shù)情況下，板子將處在低性能水平或根本不工作。 出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，確定并修復(fù)故障對(duì)于確保設(shè)備的持續(xù)使用至關(guān)重要。修復(fù)的成功取決于識(shí)別故障及其位置的能力。

　　大多數(shù)PCB廠家擁有所有測(cè)試設(shè)備和工具來(lái)識(shí)別和糾正電路板的故障。 然而對(duì)于一些資源有限的設(shè)計(jì)師或?qū)I(yè)人士來(lái)說(shuō)，購(gòu)買(mǎi)這些全部工具不太可能。 幸運(yùn)的是，電子專(zhuān)業(yè)人士可以通過(guò)使用低成本的技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)用基本的工具和耐心識(shí)別和修復(fù)相當(dāng)一部分問(wèn)題。