آیا PCB شما باعث کابوس می شود؟ الان درستش کن

یک مشکل PCB می تواند یک روز تولید عادی را به یک شب طولانی آزمایش، دوباره کاری و سوالات بی پاسخ تبدیل کند. برد ممکن است در حین بازرسی از کار بیفتد، پس از مونتاژ کار را متوقف کند، یا یک تست زود هنگام را پشت سر بگذارد و بعدا خراب شود. هر علامتی به علت متفاوتی اشاره دارد، بنابراین حدس زدن اغلب وقت را تلف می کند. من با الگوی شکست شروع می کنم. یک الگوی واضح به من کمک می کند قبل از لمس طرح یا تغییر روند تولید، جستجو را محدود کنم. ## وقتی PCB روشن نمی شود، قبل از دیدن بخش های مدار پیچیده، مسیر برق را بررسی می کنم. بررسی‌های معمول من عبارتند از: - ولتاژ ورودی در کانکتور - فیوز، دیود حفاظتی و وضعیت کلید - علامت‌های قطبیت - مقاومت برق و زمین - ولتاژ در هر خروجی رگولاتور - اتصالات لحیم کاری اطراف قطعات برق - اتصال کوتاه بین مناطق مسی مجاور تخته‌ای که هیچ نشانه‌ای از حیات نشان نمی‌دهد ممکن است رگولاتور آسیب‌دیده، قطعه کلاهک معکوس یا اتصال کوتاه داشته باشد. تنظیم مولتی متر روی حالت مقاومت می تواند یک مسیر کم مقاومت بین برق و زمین را نشان دهد. خواندن همیشه یک خطا را ثابت نمی کند، زیرا برخی مدارها به طور طبیعی جریان را می کشند، اما نقطه شروع مفیدی به من می دهد. من همچنین برد شکست خورده را با یک برد خوب شناخته شده مقایسه می کنم. این بررسی ساده کنار هم می‌تواند یک جزء مفقود، یک مقدار مقاومت متفاوت یا یک پل لحیم کاری را نشان دهد که در نور معمولی به راحتی از دست می‌رود. ## وقتی PCB بازنشانی می‌کند یا به طور متناوب کار می‌کند، خطاهای متناوب اغلب سخت‌تر از خرابی کامل هستند. برد ممکن است روی نیمکت کار کند و در داخل محفظه محصول از کار بیفتد. ممکن است با روشن شدن موتور، حرکت کابل یا تغییر دما، دوباره تنظیم شود. من به چهار حوزه نگاه می کنم: 1. پایداری برق 2. اتصالات زمین 3. استرس مکانیکی 4. کیفیت سیگنال ریل ولتاژ می تواند بدون بار و افت درست به نظر برسد وقتی مدار شروع به کار کرد. یک اسیلوسکوپ به من کمک می کند افت های ولتاژ کوتاهی را ببینم که ممکن است مولتی متر نتواند آنها را بگیرد. اتصالات شل و ترک خوردگی اتصالات لحیم کاری می تواند علائم مشابهی ایجاد کند. برد را به آرامی فشار می‌دهم، کابل را خم می‌کنم و دستگاه را در دماهای مختلف آزمایش می‌کنم و در عین حال از روش‌های ایمن استفاده می‌کنم. اگر عیب بعد از حرکت مکانیکی ظاهر شود، قطعات بزرگ، لبه‌های برد، سوراخ‌های نصب و کانکتورها را بررسی می‌کنم. یک مثال کوچک تولید نشان می دهد که چرا این مهم است. یک برد کنترل آزمایش عملکردی را پشت سر گذاشت، با این حال برخی از واحدها پس از نصب در دستگاه، مجدداً تنظیم می شوند. منبع تغذیه در محدوده خروجی نامی خود قرار داشت، اما موتور در هنگام راه اندازی افت ولتاژ کوتاهی ایجاد کرد. برد نیاز به فیلتر قدرت بهتر و بازبینی مسیر اتصال به زمین داشت. جایگزینی اجزای تصادفی منبع بازنشانی را نشان نمی‌دهد. ## وقتی اتصالات لحیم کاری خوب به نظر می رسند اما مدار خراب می شود یک اتصال لحیم کاری می تواند قابل قبول به نظر برسد و همچنان اتصال الکتریکی ضعیفی داشته باشد. این ممکن است با پین‌های سوراخ، بسته‌های ریز، کانکتورها یا قطعاتی که در معرض گرما و لرزش قرار دارند، اتفاق بیفتد. برد را با بزرگنمایی بررسی می‌کنم و بررسی می‌کنم: - ترک‌های اطراف سرنخ‌های اجزا - پوشش لحیم ناهموار - لنت‌های بلند شده - پل‌های لحیم کاری - لحیم کاری ناکافی روی پین‌های سوراخ - آلودگی نزدیک مدارهای حساس - پدهایی که در طول بررسی اشعه ایکس مونتاژ گرمای کافی دریافت نکرده‌اند، می‌توانند به اتصالات مخفی BGA در زیر بسته‌ها کمک کنند. آزمایش الکتریکی همچنان مهم است زیرا بازرسی بصری نمی تواند هر اتصال را تأیید کند. من همچنین روند مونتاژ را بررسی می کنم. ضخامت نادرست استنسیل، ذخیره سازی ضعیف خمیر، تنظیمات نادرست جریان مجدد، و خطاهای قرار دادن اجزا می تواند باعث ایجاد نقص های مکرر در بسیاری از بردها شود. یک برد خراب ممکن است یک مشکل تعمیر باشد. شکست مکرر در یک دسته به کنترل فرآیند یا نگرانی های طراحی برای مونتاژ اشاره دارد. ## وقتی سیگنال‌ها ناپایدار هستند سیگنال‌های پرسرعت می‌توانند حتی زمانی که برد بررسی‌های اولیه تداوم را رد کند، از کار بیفتد. یک ردی ممکن است متصل باشد و همچنان به دلیل تغییرات امپدانس، مسیرهای بازگشت طولانی، کوپلینگ ناخواسته یا پایان ضعیف، رفتار سیگنال ضعیفی ایجاد کند. بررسی می‌کنم: - عرض و فاصله ردیابی - لایه‌های پشته‌ای - مرجع زمین - از طریق قرارگیری - مسیریابی جفت دیفرانسیل - مسیرهای جریان برگشتی - طراحی رابط - ساعت و طول خط داده ردیابی سیگنال به تنهایی کار نمی‌کند. مسیر برگشت آن نیز مهم است. اگر ردی از یک شکاف در صفحه مرجع عبور کند، جریان برگشتی ممکن است مسیر طولانی تری را طی کند. این می تواند نویز را افزایش دهد و بر زمان بندی تأثیر بگذارد. برای طراحی با سرعت بالا، من از سازنده PCB به‌جای اتکا به تنظیمات پیش‌فرض، اطلاعات جمع‌آوری و مواد واقعی را درخواست می‌کنم. من همچنین هدف امپدانس طراحی را با قابلیت ساخت مقایسه می کنم. بهترین نتیجه از ارتباط بین طراح، سازنده و تیم مونتاژ قبل از شروع تولید حاصل می شود. ## وقتی PCB خیلی داغ می‌شود، گرما می‌تواند ناشی از خرابی قطعه، جریان هوا ضعیف، جریان بیش از حد، یا ناحیه مسی باشد که برای بار بسیار کوچک است. من دما را در اطراف اندازه‌گیری می‌کنم: - تنظیم‌کننده‌های ولتاژ - ترانزیستورهای قدرت - دیودها - رابط‌ها - ردیابی جریان بالا - مدارهای شارژ باتری یک دوربین حرارتی می‌تواند نقاط داغ را در سراسر برد نشان دهد. یک قطعه گرم به طور خودکار معیوب نیست، بنابراین من دمای اندازه گیری شده را با برگه اطلاعات قطعه و شرایط عملکرد محصول مقایسه می کنم. من همچنین بررسی می کنم که آیا گرما می تواند از قطعه خارج شود. ریزش های مس، گذرگاه های حرارتی، سینک های حرارتی و طراحی محفظه همه بر دما تأثیر می گذارند. یک رگولاتور ممکن است در محدوده درجه بندی الکتریکی خود کار کند و زمانی که ولتاژ ورودی بسیار بالاتر از ولتاژ خروجی است، همچنان خیلی داغ شود. ## هنگامی که خرابی PCB پس از نصب ظاهر می شود بردی که تست کارخانه را پشت سر می گذارد ممکن است در میدان خراب شود زیرا محیط کار متفاوت است. ممکن است محصول با لرزش، رطوبت، گرد و غبار، نویز الکتریکی یا تغییرات دما مواجه شود که در طرح آزمایشی لحاظ نشده است. من اطلاعات میدانی را قبل از تغییر طرح جمع‌آوری می‌کنم: - محل وقوع خرابی - مدت زمان کارکرد - دمای محیط - ولتاژ ورودی - بارهای متصل - روش نصب - علائم رطوبت یا خوردگی - تفاوت‌های بین واحدهای خراب و در حال کار عکس‌ها، سوابق آزمایش و نمونه‌های برگشتی می‌توانند الگوها را نشان دهند. اگر فقط واحدهای نصب شده در نزدیکی موتور از کار بیفتند، ممکن است نویز الکترومغناطیسی بخشی از مشکل باشد. اگر خرابی‌ها در مکان‌های مرطوب ظاهر شوند، آلودگی سطح یا محافظت در برابر رطوبت ممکن است نیاز به توجه داشته باشد. ## یک سفارش عملی عیب یابی PCB توالی ترجیحی من ساده است: 1. علامت دقیق خرابی را ثبت کنید. 2. برد شکست خورده را با یک برد کار مقایسه کنید. 3. برق، زمین و آسیب دیدگی را بررسی کنید. 4. تداوم و مقاومت اولیه را آزمایش کنید. 5. ولتاژ را تحت بار عملیاتی اندازه گیری کنید. 6. اتصالات و اتصالات لحیم کاری را بررسی کنید. 7. سیگنال ها را با تجهیزات تست مناسب بررسی کنید. 8. سوابق شماتیک، چیدمان، استک آپ و اسمبلی را مرور کنید. 9. عیب را در شرایط کنترل شده بازتولید کنید. 10. تعمیر را با آزمایش مکرر تایید کنید. این دستور تعویض تصادفی قطعه را کاهش می دهد. همچنین یک رکورد مفید برای به روز رسانی طراحی و بحث های تامین کننده ایجاد می کند. یک فرآیند خوب عیب یابی PCB به یک ابزار یا حدس یک شخص متکی نیست. من علائم، اندازه‌گیری‌ها، داده‌های تولید و شرایط کاری هیئت را ترکیب می‌کنم. این رویکرد تفکیک یک مشکل طراحی را از نقص مونتاژ، خرابی قطعه یا مشکل نصب آسان‌تر می‌کند. هنگامی که PCB مدام خراب می شود، سریع ترین مسیر اغلب بازگشت آرام به اصول اولیه است: برق، زمین، اتصالات، گرما، سیگنال ها و محیط. هر آزمون باید به یک سوال واضح پاسخ دهد. این عادت یک خرابی گیج کننده برد را به مشکلی تبدیل می کند که می تواند اندازه گیری و اصلاح شود.

خرابی PCB به ندرت در خط تولید شروع می شود. بسیاری از آنها زودتر شروع می‌کنند، زمانی که یک طرح فاصله بسیار کمی ایجاد می‌کند، انتخاب ماده با محیط مطابقت ندارد، یا یک ریسک فرآیند کوچک کنترل نشده باقی می‌ماند. من دیده‌ام که تیم‌ها هفته‌ها را صرف تعمیر بردهای خراب می‌کنند، در حالی که می‌توان علت اصلی را در طول بررسی طراحی پیدا کرد. اتصال کوتاه ناشی از پل لحیم کاری، ترک خوردگی اتصال ناشی از چرخه حرارتی، یا اثری آسیب دیده از جریان اضافی می تواند بر هزینه، برنامه های تحویل و قابلیت اطمینان محصول تأثیر بگذارد. یک رویکرد بهتر این است که قبل از اولین دوره تولید به دنبال خطرات شکست باشید. طراحی را برای نقاط تنش بررسی کنید من با شرایط الکتریکی و مکانیکی که PCB باید تحمل کند شروع می کنم. من بررسی می‌کنم: - حداکثر جریان در هر ردی برق - فاصله ولتاژ و خزش - گرمای اطراف تنظیم‌کننده‌ها، پردازنده‌ها و دستگاه‌های برق - بارهای رابط و حرکت کابل - انعطاف‌پذیری برد در نزدیکی سوراخ‌های نصب - اندازه سوراخ‌ها و حلقه‌های حلقوی - فاصله بین اجزای با گام ظریف - مناطقی که در معرض ارتعاش، رطوبت یا رطوبت، گرد و غبار بسیار زیاد طراحی هستند. استفاده واقعی ممکن است یک کانکتور در حالی که بر روی اتصالات لحیم کاری مجاور فشار وارد می کند، روی برد قرار گیرد. طراحی باید منعکس کننده شرایط کاری محصول باشد، نه تنها مقادیر نشان داده شده در یک شماتیک. تطبیق مواد PCB با برنامه FR-4 برای بسیاری از محصولات به خوبی کار می کند، اما هر بردی با نیازهای یکسانی روبرو نیست. تخته ای که در یک محفظه گرم استفاده می شود ممکن است به ماده ای با عملکرد حرارتی بهتر نیاز داشته باشد. یک طراحی با سرعت بالا ممکن است به امپدانس کنترل شده و ساختار لایه ای پایدار نیاز داشته باشد. محصولی که در فضای باز استفاده می شود ممکن است نیاز به محافظت در برابر رطوبت و آلودگی داشته باشد. من همچنین محدوده دمای مورد انتظار و تعداد چرخه های گرمایش و سرمایش را بررسی می کنم. انبساط مکرر می تواند بر روی دریچه ها، اتصالات لحیم کاری و لایه های مسی فشار وارد کند. این خطر زمانی جدی تر می شود که برد سطوح مسی بزرگ را با اجزای کوچک ترکیب کند. انتخاب مواد باید با استفاده از محصول مرتبط باشد، نه تنها با قیمت واحد انتخاب شود. ** طرح‌بندی‌های سازگار با تولید ایجاد کنید ** طرحی که روی صفحه نمایش درست به نظر می‌رسد ممکن است همچنان در هنگام ساخت یا مونتاژ مشکلاتی ایجاد کند. بررسی می‌کنم که آیا: - قطعات فضای کافی برای قرار دادن و دوباره کاری دارند - دهانه‌های ماسک لحیم کاری با نیازهای بسته مطابقت دارند - تعادل مس در سراسر تخته مناسب است - قطعات اصلی برای مونتاژ خودکار در دسترس هستند - می‌توان به نقاط تست دسترسی پیدا کرد - قطعات کوچک خیلی نزدیک به اجزای بلند قرار نمی‌گیرند - راه‌ها در جایی قرار می‌گیرند که باعث از بین رفتن لحیم نمی‌شوند - پانل‌سازی از بسته‌بندی‌های قابل نصب با طراحی پانل پشتیبانی می‌کند. لحیم کاری بیش از حد می تواند پل ایجاد کند. لحیم کاری بسیار کم می تواند اتصالات ضعیف ایجاد کند یا باز شود. تیم چیدمان، سازنده PCB و شریک مونتاژ باید طرح را با هم بررسی کنند. هر گروه بخش متفاوتی از خطر را می بیند. کنترل جزئیات ساخت بسیاری از مسائل PCB به جای یک اشتباه آشکار در طراحی، ناشی از تغییرات فرآیند است. از سازنده درخواست می‌کنم که تأیید کند: - محدودیت‌های ثبت لایه - ضخامت مس تمام شده - حداقل ردیابی و قابلیت فاصله - از طریق داده‌های قابلیت اطمینان - نوع سطح پایان - تحمل ماسک لحیم کاری - روش کنترل امپدانس - پوشش تست الکتریکی یک نقشه باید الزامات را به‌گونه‌ای بیان کند که تیم‌های تولید بتوانند از آن پیروی کنند. یادداشت های مبهم می تواند منجر به تفاسیر متفاوتی بین تامین کنندگان شود. برای تابلوهای چندلایه، تایید استک آپ اهمیت دارد. انباشتگی واقعی بر امپدانس، از دست دادن سیگنال، عمق حفاری و کیفیت لمینیت تأثیر می گذارد. من یک استک آپ پیشنهادی را تا زمانی که با سیگنال و نیازهای مکانیکی محصول مطابقت نداشته باشد، به عنوان تایید تلقی نمی کنم. کاهش خرابی های مربوط به مونتاژ عیوب مونتاژ می توانند به عنوان مشکلات بصری ساده ظاهر شوند، اما اثرات آنها ممکن است تا زمانی که محصول در حال استفاده نباشد نشان داده نشوند. خطرات رایج عبارتند از: - اجزای تراشه سنگ قبر - پل های لحیم کاری - فضای خالی زیر لنت های حرارتی - اتصالات لحیم سرد - جهت گیری اشتباه اجزا - جابجایی اجزا - اتصال دهنده های آسیب دیده - لحیم کاری ناکافی روی پین های سوراخ شده من طراحی شابلون، انتخاب خمیر، نمایه جریان مجدد و کنترل های رطوبت اجزا را بررسی می کنم. پدهای حرارتی بزرگ اغلب به یک الگوی خمیری خاص برای مدیریت حجم لحیم کاری و تخلیه نیاز دارند. برای بسته های حساس به رطوبت، ذخیره سازی و کنترل عمر کف اهمیت دارد. بسته ای که رطوبت را جذب می کند ممکن است در طول جریان مجدد دچار آسیب داخلی شود. ممکن است نقص در یک بازرسی اولیه قابل مشاهده نباشد. از تست هایی استفاده کنید که با خطر شکست مطابقت دارند بازرسی بصری مفید است، اما نمی تواند هر مشکلی را تشخیص دهد. بسته به محصول، من ممکن است توصیه کنم: - بازرسی نوری خودکار - تست کاوشگر پرواز - تست در مدار - تست عملکرد - بازرسی اشعه ایکس - تجزیه و تحلیل مقطع - چرخه حرارتی - تست لرزش - تست مقاومت عایق - تست با پتانسیل بالا در صورت مناسب طرح آزمایش باید هر تست را به یک خطر شناخته شده متصل کند. بازرسی اشعه ایکس می تواند به بررسی اتصالات لحیم پنهان کمک کند. چرخه حرارتی می تواند اتصالات ضعیف یا اتصالات لحیم کاری را نشان دهد. آزمایش عملکردی می‌تواند خرابی‌هایی را آشکار کند که تنها زمانی ظاهر می‌شوند که چندین مدار با هم کار کنند. ناسا دستورالعملی در مورد سبیل های حلبی منتشر کرده است، زیرا سبیل های رسانا می توانند از برخی از روکش های حلبی رشد کنند و شورت های الکتریکی ایجاد کنند. این مثال نشان می‌دهد که چرا انتخاب مواد و آزمایش‌های محیطی مستحق توجه هستند، حتی زمانی که یک برد بررسی‌های اولیه الکتریکی خود را انجام می‌دهد. قابلیت ردیابی را در تولید ایجاد کنید وقتی خرابی رخ می دهد، باید بدانم که کدام مواد، ماشین، فرآیند اپراتور و نتیجه آزمایش به برد متصل شده است. سوابق مفید عبارتند از: - تعداد تولید PCB - کدهای قطعه قطعات - دسته خمیر لحیم کاری - نمایه جریان مجدد - نتایج بازرسی - تاریخچه تعمیر - داده های تست عملکردی - تغییرات تامین کننده - جزئیات بازگشت مشتری ردیابی به جداسازی یک مشکل طراحی از یک مشکل فرآیند کمک می کند. همچنین از گسترش یک نقص کوچک در تولید بعدی بدون بررسی جلوگیری می کند. ** نمونه های اولیه را به عنوان مدرک تلقی کنید ** نمونه اولیه فقط نمونه ای برای بررسی اینکه آیا محصول کار می کند یا خیر نیست. این فرصتی برای جمع آوری داده های شکست است. من برد را پس از مونتاژ بررسی می کنم، دماهای تحت بار را اندازه گیری می کنم، سیگنال های حساس را بررسی می کنم و مناطقی را که جمع آوری آنها دشوار است بررسی می کنم. اگر تکنسین نیاز به کار اضافی دارد، دلیلش را می پرسم. تصحیح دستی مکرر اغلب به یک مشکل طرح یا فرآیند اشاره دارد. نمونه اولیه ای که یک بار کار می کند ممکن است هنوز به آزمایش بیشتری نیاز داشته باشد. من به دنبال تکرارپذیری در چندین تخته و در شرایط عملیاتی مختلف هستم. قابل اعتمادترین فرآیند PCB بررسی طراحی، انتخاب مواد، کنترل ساخت، بررسی مونتاژ، آزمایش و قابلیت ردیابی را به هم متصل می کند. وقتی این فعالیت‌ها را به‌عنوان یک فرآیند در نظر می‌گیرم، خطرات را زودتر می‌بینم و تجزیه و تحلیل شکست را آسان‌تر می‌کنم. نیازی به طراحی تخته برای هر شرایط ممکن نیست. این نیاز به یک ارتباط واضح بین محیط، ساخت و آزمایش های مورد استفاده برای تایید آن دارد. این اتصال چیزی است که به جلوگیری از خرابی PCB قبل از رسیدن به مشتری کمک می کند.

تشخیص خرابی PCB ممکن است دشوار باشد. برد ممکن است تمیز به نظر برسد در حالی که یک ترک کوچک لحیم کاری، اثر آسیب دیده، ریل برق ضعیف، یا قطعه داغ شده بیش از حد باعث می شود که کل سیستم از کار بیفتد. من این اتفاق را با کنترل‌کننده‌های موتور، درایورهای LED، بردهای کنترل و ماژول‌های سنسور صنعتی دیده‌ام. تعویض قطعات به صورت تصادفی اغلب بدون رفع عیب واقعی هزینه را افزایش می دهد. تعمیر بهتر با شواهد شروع می شود. ## با علائمی شروع کنید که قبل از دست زدن به اجزاء، کارهایی را که برد انجام می دهد یادداشت می کنم: - آیا PCB روشن نمی شود؟ - آیا تحت بارگذاری مجدد راه اندازی می شود؟ - آیا یک بخش به طور غیرعادی گرم است؟ - آیا عیب بعد از لرزش یا حرکت ظاهر می شود؟ - آیا مشکل پس از قرار گرفتن در معرض آب، اتصال کوتاه یا افزایش ولتاژ شروع شد؟ - آیا برد هنگام سرد کار می کند و بعد از گرم شدن از کار می افتد؟ این جزئیات به محدود کردن جستجو کمک می کند. بردی که تنها پس از ده دقیقه از کار می افتد ممکن است مشکل حرارتی داشته باشد. تخته ای که با حرکت کانکتور متوقف می شود ممکن است دارای اتصال لحیم ترک خورده یا کابل آسیب دیده باشد. ## مسیر برق را بررسی کنید مشکلات برق از علل شایع خرابی PCB هستند. من با کانکتور ورودی، فیوز، دیود حفاظتی، سوئیچ و تنظیم کننده ولتاژ شروع می کنم. من از یک مولتی متر برای اندازه گیری ولتاژ در هر مرحله استفاده می کنم به جای اینکه فقط ورودی برق اصلی را بررسی کنم. به عنوان مثال، یک برد کنترل ممکن است 24 ولت را در کانکتور دریافت کند اما تنها 3.3 ولت را به میکروکنترلر خود ارائه دهد. منبع ورودی طبیعی به نظر می رسد، اما ممکن است رگولاتور آسیب ببیند یا بارگذاری بیش از حد داشته باشد. اندازه گیری ها باید با جدا شدن برد از سایر تجهیزات در صورت امکان انجام شود. این امر خطر آسیب دیدن دستگاه های متصل را کاهش می دهد و به جداسازی خطای برد از یک خطای خارجی کمک می کند. بررسی کنید: - ولتاژ ورودی نادرست - آسیب قطبیت معکوس - فیوزهای منفجر شده - خازن های کوتاه - رگولاتورهای ولتاژ از کار افتاده - اتصالات زمین شل شده - مقاومت بالا در کانکتورها قبل از بررسی مقاومت یا تداوم برق باید قطع شود. اندازه گیری مقاومت روی برد زنده می تواند به متر آسیب برساند و خطر ایمنی ایجاد کند. ## به دنبال آسیب فیزیکی باشید یک بازرسی بصری اغلب سرنخ های مفیدی را نشان می دهد. من این موارد را بررسی می‌کنم: - نواحی تیره‌شده نزدیک اجزای برق - قطعات ترک‌خورده یا بلند شده - خازن‌های متورم یا نشتی - خوردگی اطراف کانکتورها - آثار سوخته - اتصالات لحیم کاری با حلقه‌ها یا ترک‌های قابل مشاهده - پین‌های خمیده - سیم‌های شل - بقایای شار مخلوط با گرد و غبار یا رطوبت ممکن است درز لحیم کاری ترک خورده در زیر نور اتاق ظاهر شود. حرکت ملایم کانکتور، بزرگنمایی دقیق و تغییرات حرارتی می تواند به تعیین محل اتصال متناوب کمک کند. تخته نباید به طور تهاجمی خم شود زیرا می تواند آسیب جدیدی ایجاد کند. PCB مورد استفاده در داخل ماشین ممکن است ترک های لحیم کاری در نزدیکی رله های بزرگ، ترانسفورماتورها، بلوک های ترمینال یا هیت سینک ها ایجاد کند. این قطعات در طول کارکرد عادی دچار تنش مکانیکی و تغییرات دما می شوند. ## آزمایش اتصال کوتاه اتصال کوتاه روی ریل برق می تواند کل PCB را متوقف کند. با حذف برق، مقاومت بین ریل منبع تغذیه مشکوک و زمین را اندازه گیری می کنم. خوانش پایین همیشه کوتاه بودن را تایید نمی کند زیرا خازن ها می توانند برای مدت کوتاهی مقاومت پایینی را هنگام شارژ از متر نشان دهند. من تماشا می‌کنم که میزان خواندن افزایش یابد یا پایین بماند. اگر خوانش پایین بماند، قطعات متصل به آن ریل را بررسی می کنم. خازن های سرامیکی، ماسفت ها، دیودها و مدارهای مجتمع همگی ممکن است دچار مشکل شوند. منبع تغذیه محدود با جریان کنترل شده می تواند به یافتن مشکل کمک کند. برد باید فقط ولتاژ و جریان مناسب برای طراحی خود را دریافت کند. یک دوربین حرارتی یا مقدار کمی اسپری خنک کننده الکترونیکی تایید شده ممکن است جزء گرم را نشان دهد، اگرچه هر دو روش نیاز به مراقبت از قسمت های حساس دارند. ## سیگنال ها را با یک برد کار مقایسه کنید وقتی یک برد شناخته شده خوب در دسترس باشد، آزمایش مقایسه می تواند در زمان صرفه جویی کند. من نقاط تست یکسانی را روی هر دو برد اندازه‌گیری می‌کنم: - ولتاژ ورودی - خروجی رگولاتور - خط تنظیم مجدد - سیگنال ساعت - خطوط ارتباطی - سیگنال‌های درایو موتور یا رله - ولتاژ منبع تغذیه سنسور هدف کپی کردن قرائت‌ها بدون متن نیست. من به دنبال اولین نقطه ای هستم که برد معیوب با برد کار متفاوت است. به عنوان مثال، یک ماژول حسگر ممکن است منبع 5 ولت صحیح را دریافت کند اما سیگنال خروجی ارسال نکند. خطا می تواند در سنسور، رابط آن، ردیابی سیگنال یا مدار ورودی PCB اصلی باشد. تست هر بخش از تعویض غیرضروری قطعه جلوگیری می کند. ## ردپاها و مسیرهای عبوری را بررسی کنید رد مسی آسیب دیده ممکن است جریان برق یا سیگنال را حتی زمانی که قطعات سالم هستند قطع کند. من از تست تداوم بین پایه کامپوننت و نقطه شناخته شده بعدی در مدار استفاده می کنم. اگر رد باز است، آن را با بزرگنمایی بررسی می کنم. خوردگی، گرمای بیش از حد، و آسیب مکانیکی می تواند یک اثر باریک را بشکند. Vias همچنین ممکن است پس از استرس گرمایی یا ضربه فیزیکی از بین برود. سیم تعمیر ممکن است اتصال را بازیابی کند، اما باید مسیر اصلی مدار را طی کند و در برابر لرزش ایمن بماند. منطقه تعمیر شده در صورت نیاز به عایق و پشتیبانی مکانیکی نیاز دارد. تعمیر نباید فاصله بین مناطق ولتاژ بالا و ولتاژ پایین را کاهش دهد. بردهای متصل به برق نیاز به احتیاط بیشتر، عایق بندی مناسب و تست توسط تکنسین ماهر دارند. ## خطاهای مربوط به گرما را بررسی کنید دما اغلب رفتار الکترونیکی را تغییر می دهد. من به برد اجازه می دهم در شرایط ایمن کار کند و در عین حال اجزایی را که داغ کار می کنند نظارت می کنم. قطعه ای که برای لمس آن خیلی داغ است به طور خودکار معیوب نیست، اما گرمای غیر معمول در مقایسه با یک قطعه مشابه یک سرنخ مفید است. علل متداول مرتبط با گرما عبارتند از: - رگولاتوری که جریان زیادی را تامین می کند - سوئیچینگ ترانزیستور تحت بار زیاد - تماس ضعیف هیت سینک - قطع شدن قطعه پایین دست - موتور یا شیر برقی آسیب دیده - فن خراب - انتخاب نادرست قطعه تعمیری که فقط قطعه داغ را جایگزین می کند ممکن است دوباره خراب شود اگر بار اصلی آسیب دیده باقی بماند. موتور، رله، لامپ یا محرک متصل را قبل از برگرداندن برد به سرویس تست می‌کنم. ## میان‌افزار و تنظیمات را مرور کنید، هر خرابی PCB ناشی از سخت‌افزار نیست. هنگامی که سیستم عامل آن خراب شده باشد، پیکربندی آن از بین رفته یا تنظیمات ارتباطی اشتباه باشد، ممکن است یک برد مرده به نظر برسد. من LED های نشانگر، پیام های بوت، اتصالات برنامه نویسی و فعالیت های ارتباطی را بررسی می کنم. کنترل‌کننده‌ای که روشن می‌شود اما پاسخ نمی‌دهد ممکن است این موارد را داشته باشد: - نرخ باود نادرست - فرستنده ارتباطی ناموفق - سیستم عامل خراب - سیگنال ساعت از دست رفته - مدار بازنشانی معیوب - داده‌های پیکربندی نادرست سیستم‌افزار باید از یک منبع مطمئن باشد و دقیقاً با نسخه برد مطابقت داشته باشد. بارگیری نرم افزار در نظر گرفته شده برای ویرایش دیگری می تواند مشکل جدیدی ایجاد کند. ## از یک مثال تعمیر واقعی استفاده کنید. فیوز سالم بود، ولتاژ ورودی اصلی وجود داشت و برد هیچ اثر سوختگی قابل مشاهده ای نداشت. سیگنال کنترل به مدار راننده رسید، اما ولتاژ خروجی با وصل شدن شیر ناپدید شد. آزمایش نشان داد که سیم پیچ سوپاپ یک خطای مقاومت پایین ایجاد کرده است. این خطا به ترانزیستور سوئیچینگ برد آسیب رساند. تعویض ترانزیستور به تنهایی کافی نبود. شیر باید تست و تعویض شود. پس از تعمیر، خروجی با بار صحیح قبل از بازگشت تجهیزات به حالت عادی بررسی شد. این نوع خرابی نشان می دهد که چرا سیستم اطراف اهمیت دارد. PCB ممکن است نقطه قابل مشاهده خرابی باشد، در حالی که علت اصلی در یک قطعه متصل قرار دارد. ## تصمیم بگیرید که تعمیر یا تعویض کنید تعمیر اغلب زمانی مناسب است که عیب مشخص باشد و برد دارای اجزای قابل دسترسی، ردپاهای قابل تعمیر یا اتصالات قابل تعویض باشد. تعویض ممکن است زمانی عملی تر باشد: - چندین لایه آسیب دیده است - پردازنده یا حافظه خراب شده است - برد دارای خوردگی شدید است - ایزوله ایمنی نامشخص است - ابزارهای برنامه نویسی در دسترس نیستند - هزینه تعمیر نزدیک به تعویض تایید شده است - برد تجهیزات را کنترل می کند که خرابی می تواند خطر ایجاد کند. این اطلاعات به جلوگیری از تکرار همان شکست کمک می کند. ## بعد از تعمیر برد را تست کنید PCB تعمیر شده باید تحت شرایط کنترل شده تست شود. بررسی می کنم: 1. قطبیت و موقعیت اتصال صحیح 2. مقاومت بین برق و زمین 3. ولتاژهای خروجی تنظیم شده 4. کشش جریان بدون بار اصلی 5. فعالیت سیگنال 6. عملکرد با بار معمولی 7. دما در حین کار 8. رفتار راه اندازی مجدد پس از چرخه برق آزمایش نهایی باید با شرایطی مطابقت داشته باشد که باعث ایجاد مشکل شده است. تخته‌ای که روی نیمکت کار می‌کند ممکن است در داخل یک دستگاه داغ و لرزان از کار بیفتد. یک علامت واضح، ولتاژ اندازه گیری شده، شواهد قابل مشاهده و آزمایش کنترل شده معمولاً منجر به تعمیر PCB بهتر می شود. تعویض تصادفی قطعه می تواند علت واقعی را پنهان کند. تشخیص دقیق از برد، تجهیزات متصل و شخصی که کار را انجام می دهد محافظت می کند.

مشکلات PCB به ندرت در خط تولید شروع می شود. یک مشکل کوچک در شماتیک، یک یادداشت از دست رفته در فایل‌های Gerber، یا انتخاب ضعیف مؤلفه می‌تواند منجر به تأخیر در مونتاژ، آزمایش‌های اضافی و بردهایی شود که طبق انتظار کار نمی‌کنند. من فشار را درک می کنم. ممکن است با بازخورد طراحی نامشخص، تغییرات مکرر نمونه اولیه، نویز سیگنال، نقص در لحیم کاری، یا تامین کننده ای که پاسخ های کوتاه و بدون یک راه حل واضح می دهد، مواجه باشید. خبر خوب این است که اکثر سردردهای PCB را می توان با یک فرآیند بررسی واضح کاهش داد. ## با مشکل واقعی شروع کنید وقتی یک برد خراب می شود، من با تغییر قطعات تصادفی شروع نمی کنم. من به الگوی شکست نگاه می کنم. از خود بپرسید: - آیا هیئت مدیره هر بار شکست می خورد یا فقط تحت شرایط خاصی؟ - آیا موضوع مربوط به برق، کیفیت سیگنال، گرما یا مونتاژ است؟ - آیا مشکل بعد از تغییر طراحی ظاهر شد؟ - آیا این موضوع روی یک برد یا کل دسته تأثیر می گذارد؟ - آیا می توان عیب را در طول آزمایش بازتولید کرد؟ بردی که با روشن شدن موتور ریست می شود ممکن است مشکل طراحی برق داشته باشد. بردی که یک تست اولیه را پشت سر می گذارد اما با نرخ داده بالاتر شکست می خورد ممکن است نیاز به بررسی یکپارچگی سیگنال داشته باشد. تخته ای با اتصالات لحیم کاری ناهموار ممکن است نیاز به تغییراتی در طراحی پد، تنظیمات شابلون یا قرار دادن قطعات داشته باشد. الگوی خرابی اغلب قبل از شروع هر تعمیری به ناحیه مناسب اشاره می کند. ## فایل‌های طراحی را مرور کنید بسیاری از مشکلات تولید ناشی از عدم تطابق فایل‌ها هستند. من بسته کامل طراحی را قبل از ارسال برد برای ساخت یا مونتاژ بررسی می کنم: - شماتیک - طرح مدار چاپی - فایل های Gerber - فایل های مته - صورتحساب مواد - فایل انتخاب و مکان - نقشه های مونتاژ - الزامات تست شماره قطعه در صورتحساب مواد باید با فایل شماتیک و قرارگیری مطابقت داشته باشد. مقادیر مؤلفه باید در تمام اسناد ثابت باشد. ردپاها باید با قطعات انتخاب شده مطابقت داشته باشند. یک مثال متداول خازنی است که در شکل شماتیک به عنوان 10 µF ذکر شده است اما در صورتحساب مواد به عنوان 1 µF نشان داده شده است. ممکن است برد همچنان بدون خطای آشکار جمع شود، با این حال ریل برق می تواند در حین کار ناپایدار شود. یک مقایسه ساده فایل می تواند از رسیدن این نوع مشکل به تولید جلوگیری کند. ## بررسی برق و اتصال به زمین مشکلات برق یکی از رایج ترین دلایل عملکرد ناپایدار PCB است. من بررسی می کنم: - محدوده ولتاژ ورودی - انتخاب رگولاتور - تقاضای جریان - افت ولتاژ - محل قرارگیری خازن جداکننده - مسیرهای برگشت زمین - قطعات حفاظتی - شرایط حرارتی هر مدار یکپارچه باید جداسازی مناسبی در نزدیکی پایه های برق خود داشته باشد. ردی از خازن تا پین باید کوتاه باشد. مسیرهای با جریان بالا نباید ردهای باریک را با سیگنال های حساس آنالوگ یا ارتباطی به اشتراک بگذارند. طراحی زمین نیز نیاز به مراقبت دارد. یک مسیر برگشت طولانی یا شلوغ می تواند نویز ایجاد کند، حتی زمانی که شماتیک درست به نظر می رسد. هنگامی که قرائت سنسور با تغییر سوئیچ رله تغییر می کند، ممکن است مشکل از مسیرهای جریان مشترک به جای خود سنسور باشد. من ترجیح می‌دهم ریل برق را با یک اسیلوسکوپ تحت بار معمولی و در هنگام وقوع خرابی بررسی کنم. یک مولتی متر ممکن است ولتاژ متوسط ​​صحیح را نشان دهد در حالی که یک افت ولتاژ کوتاه را از دست می دهد. ## چیدمان را برای کیفیت سیگنال مرور کنید یک PCB می‌تواند آزمایشی با سرعت پایین را پشت سر بگذارد و همچنان در فرکانس بالاتر شکست بخورد. برای خطوط ارتباطی و سیگنال‌های دیجیتال سریع، من به موارد زیر نگاه می‌کنم: - طول ردیابی - عرض ردیابی - نیازهای امپدانس کنترل‌شده - مسیر بازگشت - فاصله بین لایه‌های سیگنال - فاصله سیگنال - از طریق استفاده - قرار دادن کانکتور USB، اترنت، CAN، LVDS و سایر رابط‌ها ممکن است به قوانین طرح‌بندی متفاوت از سیگنال‌های کنترل معمولی نیاز داشته باشند. یک رد سیگنال که از یک شکاف در صفحه زمین عبور می کند می تواند با یک مسیر برگشت ضعیف روبرو شود. ردپای موازی طولانی نیز می تواند جفت ناخواسته ایجاد کند. یک پروژه شامل یک برد کنترلی بود که در آزمایش‌های کوتاه مدت کار می‌کرد اما ارتباط درون محصول نهایی را از دست داد. طول کابل و محفظه شرایط الکتریکی را تغییر داد. یک بررسی طرح‌بندی نشان داد که ردیابی‌های ارتباطی مسیر بازگشت ضعیفی داشتند و خیلی نزدیک به بخش برق سوئیچینگ بودند. حرکت مسیریابی و بهبود مرجع زمین به ایجاد یک طراحی پایدارتر کمک کرد. ## قبل از تعویض اجزاء، گرما را بررسی کنید گرما می تواند باعث خرابی هایی شود که شبیه مشکلات نرم افزاری یا برق هستند. من دمای این موارد را بررسی می‌کنم: - تنظیم‌کننده‌های ولتاژ - ماسفت‌های قدرت - پردازنده‌ها - درایورهای LED - درایورهای موتور - اتصال‌های جریان بالا - مقاومت‌های بزرگ ممکن است یک قطعه در حد اعلام‌شده خود باقی بماند و همچنان در داخل یک محفظه مهر و موم شده مشکل ایجاد کند. دمای اطراف، جریان هوا، مساحت مس و الگوی بار همگی بر عملکرد تأثیر می‌گذارند. آزمایش حرارتی باید تحت باری انجام شود که با استفاده واقعی مطابقت دارد. یک برد تست شده بدون محفظه ممکن است بعد از نصب رفتار متفاوتی داشته باشد. اگر رگولاتور بیش از حد داغ شود، اقدامات ممکن شامل بهبود ناحیه مسی، کاهش ولتاژ ورودی، تغییر روش قدرت یا انتخاب قطعه ای با طراحی حرارتی مناسب است. راه حل مناسب بستگی به علت دارد. تعویض یک قطعه بدون بررسی مسیر گرما ممکن است فقط مشکل را برطرف کند. ## نقص های مونتاژ را کاهش دهید برخی از خرابی های PCB در هنگام لحیم کاری به جای طراحی شروع می شوند. بررسی های مفید عبارتند از: - حجم خمیر لحیم کاری - طراحی دهانه شابلون - چرخش اجزا - اندازه پد - مشخصات جریان مجدد - قطعات حساس به رطوبت - BGA و بازرسی ریز گام - تراز اتصال دهنده اگر قطعات کوچک از یک طرف بلند شوند، خمیر لحیم ممکن است بین لنت ها متعادل نشود. اگر کانکتور دارای اتصالات ضعیف باشد، طراحی پد یا پشتیبانی مکانیکی ممکن است نیاز به بررسی داشته باشد. برای اجرای نمونه اولیه کوچک، بازرسی بصری و بررسی تداوم ممکن است برای یافتن مشکلات واضح کافی باشد. برای تولید بزرگتر، بازرسی نوری خودکار، بازرسی اشعه ایکس و آزمایش عملکردی می تواند انواع مختلفی از خطاها را آشکار کند. هر روشی هدف متفاوتی دارد. ## یک برنامه آزمایشی واضح بسازید یک برد نباید به یک تست روشن و روشن تکیه کند. من از یک طرح آزمایشی استفاده می کنم که شامل موارد زیر است: 1. بازرسی بصری 2. بررسی اتصال کوتاه 3. برق رسانی با محدودیت های جریان 4. اندازه گیری ولتاژ اصلی 5. برنامه نویسی یا بارگذاری سیستم عامل 6. آزمایش رابط 7. آزمایش بار 8. مشاهده حرارتی 9. تست عملکرد نهایی باید به راحتی به نقاط آزمایش برسد. سیگنال های مهم باید دارای پدها یا اتصالات برچسب دار باشند. یک طرح آزمایشی که با طراحی مطابقت داشته باشد، جداسازی یک خطای سخت افزاری از یک خطای نرم افزاری را آسان تر می کند. من همچنین بازبینی برد، دسته اجزا، شرایط تست و جزئیات خرابی را ضبط می‌کنم. این اطلاعات به آشکار کردن الگوها کمک می کند زمانی که چندین تابلو مشکل مشابهی را نشان می دهند. ## با تامین کننده PCB به وضوح ارتباط برقرار کنید یک تامین کننده فقط می تواند بر اساس اطلاعات ارائه شده عمل کند. وقتی درخواست بررسی می‌کنم، شامل موارد زیر می‌شوم: - فایل‌های برد و شماره ویرایش - عکس‌های ناحیه شکست خورده - نتایج آزمایش - ولتاژ عملیاتی - شرایط بار - فرکانس خرابی - فرمت تحویل مورد نیاز - سؤالاتی که نیاز به پاسخ مستقیم دارند «لطفاً برد را بررسی کنید» خیلی گسترده است. یک درخواست بهتر این است: "ریل 5 ولت با روشن شدن موتور به 4.2 ولت کاهش می یابد. لطفاً رتبه تنظیم کننده، خازن ورودی، خازن خروجی و مسیر جریان را بررسی کنید." جزئیات واضح پیام های مکرر را کاهش می دهد و به تامین کننده کمک می کند تا روی علت احتمالی تمرکز کند. عیب یابی PCB زمانی آسان تر می شود که کار به جای حدس و گمان از شواهد پیروی کند. من با الگوی شکست شروع می کنم، فایل های طراحی را مقایسه می کنم، قدرت و سیگنال ها را آزمایش می کنم، کیفیت مونتاژ را بررسی می کنم و هر نتیجه را ثبت می کنم. این فرآیند همه چالش‌های طراحی را برطرف نمی‌کند، اما یک شکست گیج‌کننده برد را به مجموعه‌ای از بررسی‌های عملی تبدیل می‌کند. یک PCB قابل اعتماد از طریق فایل‌های شفاف، انتخاب‌های چیدمان مناسب، مونتاژ کنترل‌شده و آزمایشی ساخته می‌شود که نشان‌دهنده استفاده واقعی است.

ما از سوالات شما استقبال می کنیم: mr.xu@lingchaopcb.com/WhatsApp +8613780181891.

IPC — 2020 — IPC-A-610H مقبولیت مجموعه های الکترونیکی IPC — 2012 — استاندارد عمومی IPC-2221B در طراحی برد چاپی IPC — 2017 — IPC-6012D صلاحیت و مشخصات عملکرد برای بردهای چاپی سفت و سخت — چگونه بردهای چاپی سفت و سخت — Simplified Eric Bogatardin جانسون و مارتین گراهام - 2003 - انتشار سیگنال با سرعت بالا ناسا - 2011 - کاهش تأثیر سبیل های حلبی بر سیستم های الکترونیکی و فضایی