PCB板故障問題怎么快速解決

　　PCB板生產(chǎn)涉及一系列復(fù)雜精密的制造過程，隨著電路板集成度更高，更復(fù)雜，其制造過程對生產(chǎn)人員來說越來越具有挑戰(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，對于面向個人使用還是商業(yè)應(yīng)用，PCB的缺陷都會引起嚴(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危及生命，而智能手機(jī)或汽車電子的問題會干擾用戶的活動。

　　PCB板常見缺陷有哪些?

　　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)品推向市場之前會進(jìn)行大量測試。 但是，有些缺陷可能會被忽視，只有板子在被用戶真正使用后缺陷才會凸顯出來。 此外，由于環(huán)境和制造商無法控制的其他條件，現(xiàn)場會出現(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程中，常見的短路包括：

　　當(dāng)銅跡線之間空間或者間距很小時，會發(fā)生短路

　　未做修剪的元器件引線會引起短路

　　空中漂浮可導(dǎo)短細(xì)線會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。

　　開路

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

　　元器件的松動或錯位

　　在回流焊過程中，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，焊膏問題，人為錯誤等引起焊接PCB板上元器件的振動或彈跳。

　　焊接問題

　　以下是由于不良的焊接做法而引起的一些問題：

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

　　冷焊：這種情況發(fā)生在焊料不能正確熔化時，導(dǎo)致表面粗糙和連接不可靠。 由于過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會發(fā)生這種情況。 這些有可能形成意想不到的連接和短路，可能會導(dǎo)致組件燒毀或在電流過高時燒斷走線。

　　焊盤，引腳或引線潤濕不足。

　　太多或太少的焊料。

　　由于過熱或粗糙焊接而被抬高的焊盤。

　　故障定位和維修技術(shù)

　　一旦出現(xiàn)問題跡象，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需為電路板供電的目視檢查，以及使用測試設(shè)備的物理檢查。測試技術(shù)依賴于高端測試設(shè)備或使用基本工具，如萬用表等在有電或無電板上。

　　雖然在具有較大跡線的簡單單面板上很容易識別可見的缺陷或問題，但對復(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試設(shè)備，但萬用表，熱像儀，放大鏡和示波器等基本工具可以識別大部分問題。

　　高端測試設(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)的多種測量方法，能夠準(zhǔn)確快速地識別負(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)場感應(yīng)來識別確切的位置，而無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。

　　諾信檢測設(shè)備

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

　　視覺和物理檢測

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

　　一些問題，尤其是當(dāng)電路板運(yùn)載過熱，而用肉眼很難識別時。 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(diǎn)和電路板走線的裂縫，元件偏移等等。

　　另外，萬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)性測試，短路電阻值會非常低，通常小于5歐姆。 同樣，開路電路則會產(chǎn)生非常高的電阻值。

　　用萬用表檢測PCB板缺陷

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

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

　　定位PCB短路問題點(diǎn)

　　上述檢測方法是有局限性，并且因?yàn)樵谖唇o電路板上電情況下進(jìn)行檢測。只能檢測有限個問題點(diǎn)。也就是說，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題。 這涉及使用諸如電壓表之類的工具來測量銅跡線上的電壓降，或使用紅外相機(jī)來識別發(fā)熱問題點(diǎn)。

　　低電壓測量

　　該項(xiàng)技術(shù)涉及到控制當(dāng)前通過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)置對測試有用的安全電流非常重要，但是其值不能超過導(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，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燒毀銅跡線的安全值內(nèi)。

　　使用電壓表，可以很容易地測量銅走線兩端的電壓差。將電壓表兩個探針放置在銅跡線長度的各個部分之間會指示出電壓差及其正負(fù)極性，因此來指出電流流動方向。當(dāng)您沿著短路線測量不同部分之間的電壓時，發(fā)現(xiàn)電壓值越來越小，則越來越接近短路。短路電壓下降將為零或非常低，并且超過這一點(diǎn)將不會有電流通過。

　　毫伏測試需要靈敏的電壓表，可以測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有1毫歐電阻銅跡線上會產(chǎn)生1毫伏電壓，靈敏的電壓表應(yīng)該能夠測量并顯示該電壓值。典型的儀表是Fluke 87-V數(shù)字萬用表。其具有有5位數(shù)字顯示器以及10微伏特的分辨率。

　　用手指感測電路板發(fā)熱區(qū)域

　　由于短路會導(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者更加容易找到短路發(fā)生問題點(diǎn)。 如果用手指無法感覺到細(xì)微的發(fā)熱點(diǎn)，可以使用熱成像儀識別局部加熱的區(qū)域。 但是，通過使用不會損壞元件的電壓或銅跡線過熱直到打開時，請務(wù)必小心使用短路銅跡線的電源。 另外，請小心避免燙傷或電擊。

　　修復(fù)短/開線路

　　在PCB上識別出短路或開路點(diǎn)之后，下一步就是隔離問題。 雖然在電路板的外表面很容易做到這一點(diǎn)，但對于內(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。

　　如果兩個焊點(diǎn)之間有焊橋或短路，請將熱烙鐵的尖端穿過兩個引腳或連線之間以除去這些焊點(diǎn)或短路。 另外，使用錫線或吸槍來去除多余的焊料。

　　修復(fù)開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)的焊盤之間布線。 完成后，用一些膠水將導(dǎo)線固定到位。

　　通過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)常會出現(xiàn)問題。 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)問題時，確定并修復(fù)故障對于確保設(shè)備的持續(xù)使用至關(guān)重要。修復(fù)的成功取決于識別故障及其位置的能力。

　　大多數(shù)PCB廠家擁有所有測試設(shè)備和工具來識別和糾正電路板的故障。 然而對于一些資源有限的設(shè)計(jì)師或?qū)I(yè)人士來說，購買這些全部工具不太可能。 幸運(yùn)的是，電子專業(yè)人士可以通過使用低成本的技術(shù)來實(shí)現(xiàn)用基本的工具和耐心識別和修復(fù)相當(dāng)一部分問題。