Guia definitivo de solução de problemas de PCB sobre objetivo e objetivo de problemas

Na solução de problemas de PCB, é comum que uma fração de PCBs fabricados falhe nos testes de controle de qualidade. Portanto, a solução de problemas de PCB geralmente é a única maneira de salvá-los. A solução de problemas de PCB é, portanto, uma medida crucial de economia de custos para a fabricação de eletrônicos de PCB.

No entanto, às vezes, pode ser mais fácil ou mais barato descartar o dispositivo com defeito ou substituí-lo por um novo. Isso levanta muitas questões sobre o escopo da solução de problemas de PCB.

Para iniciantes, suas experiências com solução de problemas podem determinar o que você pode realizar com a solução de problemas de PCB. Aqueles próximos à origem da curva de aprendizado terão mais dificuldade em trabalhar com as opções de solução de problemas do PCB.

Este dossiê é uma informação privilegiada da solução de problemas de PCB, para ajudá-lo a facilitar seu caminho pela curva de aprendizado. Ele revela insights sobre o escopo da solução de problemas, para ajudá-lo a tomar as decisões corretas sobre um PCB defeituoso.

Solução de problemas de PCB

Visão geral da solução de problemas de PCB

A qualidade de um dispositivo PBC depende do grau de precisão com que ele dispensa suas funções. Mas as entradas humanas em seus processos de fabricação podem gerar cavalos de Tróia.

Erros humanos puros são geralmente as causas de defeitos em PBCs. Alguns desses erros incluem componentes soldados incorretamente, uso de tensões inadequadas, etc. No entanto, existem vários outros defeitos que não são resultados diretos de erro humano, como degradação de componentes.

Mas uma coisa comum sobre ambos os conjuntos de erros é que a maioria desses defeitos geralmente é difícil de decifrar. Nesses casos, as técnicas de solução de problemas ajudam você a obter insights.

O escopo dos problemas com os quais a solução de problemas de PCB lida

As operações da eletrônica PCB giram em torno da eletricidade, que é o fluxo de elétrons de um nível para outro. As funções da eletrônica PCB são baseadas na regulação de tensão e correntes dentro da placa de circuito.

Os elementos que imbuem um PCB eletrônico com tais atributos regulatórios incluem resistores, capacitores, indutores e fiação soldada. No entanto, danos devido a picos de tensão e torrentes de sobrecorrente podem interromper o padrão de fluxo de elétrons na placa.

A maioria dos defeitos resultantes de tais interrupções são conhecidos como falhas intermitentes.

Fatores que determinam qual técnica de solução de problemas é a mais eficaz em um determinado caso

O número de camadas, o tamanho, a faixa de componentes, etc., influenciam a viabilidade de uma técnica de solução de problemas PBC usada. Placas altamente sofisticadas provavelmente exigirão que você solucione problemas usando equipamentos especiais.

No entanto, o equipamento elétrico básico o ajudará a solucionar problemas de PBCs com sucesso na maioria das vezes. Isso porque, geralmente, os PBCs são muito fáceis de solucionar. Portanto, você achará fácil solucionar problemas de um PBC médio sem o uso de ferramentas avançadas.

Uma das ferramentas mais dinâmicas para solucionar problemas de PCBs é o multímetro. No entanto, em casos altamente complexos, pode ser necessário usar equipamentos avançados, como um analisador lógico, um osciloscópio e um medidor LCR.

Essas ferramentas desbloqueiam insights sobre os comportamentos operacionais e mapeamento de um PCB.

Interessado em saber mais sobre como as ferramentas de solução de problemas revelam o mapeamento e as operações do PBC? O próximo capítulo se aprofunda nisso.

Mapeamento e solução de problemas de PCB

A importância do mapeamento de PCB na solução de problemas de PCB

Uma placa PCB típica consiste em uma rede de traços de cobre e isoladores que conectam grupos de componentes em uma placa de circuito. Uma das razões pelas quais alguns PCBs são fáceis de solucionar do que outros é a disponibilidade do esquema do PCB.

É mais fácil solucionar um PCB se você já tiver uma compreensão clara de seu fluxo atual, sinais e rastreamentos. É essencial que você saiba quais pares de capacitores com quais resistores devem ser solucionados.

Compreender a posição do divisor de tensão, filtro e indutor na PCB também é essencial, mas se você não entender a configuração de uma PCB, é melhor solucionar problemas começando pelos conectores.

Os conectores são a interface a partir da qual as entradas errôneas do ambiente externo chegam ao PCB. Tais entradas errôneas podem resultar em picos de tensão, torrentes de sobrecorrente e similares. No entanto, você precisa ser bem versado no mapeamento de uma PCB para solucionar problemas sem acesso aos esquemas da placa. Se você não estiver, pode levar muito tempo para rastrear a configuração do PCB.

Como mapear um PCB

Uma maneira de começar a solucionar problemas sem entender os esquemas do PCB é usar pontas de prova de multímetro padrão. No entanto, isso pode ser tedioso, pois você precisará testar todas as juntas de solda com a ponta de prova do multímetro.

No entanto, uma maneira mais natural de traçar o PCB é usando um pedaço de alumínio. Essa técnica permite pesquisar conexões PBC em uma área mais ampla por vez, minimizando tempo e esforços. Para fazer isso, você precisa de um multímetro, fios com clipes de crocodilo, um pedaço de papel alumínio e um alicate.

Comece descascando 2 cm do fio em uma extremidade e 4-5 cm na outra extremidade. Enrole o pedaço de papel alumínio ao redor do fio. Em seguida, conecte o cabo da folha ao fio do multímetro. Enrole a folha em torno de um de seus dedos e, em seguida, toque o segundo fio do multímetro com esse dedo.

Ajudaria se você estivesse obtendo uma medição de resistência de 0 ohms. No entanto, se a leitura estiver acima de 15-20 ohms, você precisa realizar a operação de foil novamente.

Após a conclusão bem-sucedida, use a ponta de prova do multímetro para tocar a placa em um local de cada vez. Portanto, coloque o dedo na folha e toque na parte soldada do conjunto. Dessa forma, você pode cobrir rapidamente mais áreas. Quando o multímetro emite um bipe, significa que você encontrou uma trilha conectando os componentes.

Agora que você sabe muito sobre mapeamento de PCB, você deve estar preparado para aprender as etapas de solução de problemas.

Como solucionar problemas

Aqui estão algumas das etapas cruciais que você precisa executar primeiro ao solucionar um PBC:

Inspeção visual

Realize uma inspeção visual da placa para identificar componentes queimados, rachaduras e juntas secas. Esta é uma das maneiras mais fáceis de solucionar problemas sem energia.

Uma boa lupa é uma ferramenta crucial para a inspeção visual, pois pode haver alguns pequenos danos físicos.

Você aprenderá mais sobre inspeção visual nos capítulos subsequentes.

Inspeção física da fonte de alimentação

Se a inspeção visual não levar a nenhuma descoberta significativa, é hora de verificar a fonte de alimentação. Você precisa garantir que o circuito integrado (IC) receba os níveis apropriados da fonte de alimentação.

Níveis inadequados de alimentação do IC podem causar superaquecimento ou sobrecarga na placa. Você pode rastrear facilmente onde as altas tensões podem ter causado danos simplesmente tocando a superfície e os componentes do PBC.

Ao tocar em várias partes do circuito, você também altera a impedância do circuito. Portanto, como isso altera os comportamentos do sistema, pode ajudá-lo a traçar as partes que precisam de capacitância adicional.

Você pode usar ar comprimido para resfriar um hotspot para testar se o componente está funcionando corretamente. No entanto, você precisa tomar algumas precauções ao fazer isso.

Uma precaução que você deve tomar durante a inspeção física é garantir que você toque o PBC com uma mão por vez. Isso evita que choques elétricos cheguem ao coração e causem choques fatais. Uma boa prática é manter uma mão no bolso enquanto toca um circuito ao vivo.

Outra precaução crítica é bloquear qualquer caminho potencial para a terra para a corrente para evitar choques. Esses caminhos incluem seus pés descalços, bem como uma cinta de aterramento não resistente.

Teste explícito de componentes

Esse é o estágio da solução de problemas em que você precisará começar a usar as ferramentas de teste. Primeiro, você precisa medir as tensões da fonte de alimentação em toda a placa.

Depois, meça as tensões em várias partes do circuito para identificar qualquer parte com tensões inadequadas. O diagrama de circuito será útil nesta fase.

Agora que você conhece algumas das etapas necessárias para solucionar problemas de PBCs, talvez queira saber qual é a melhor etapa. Descubra as melhores etapas de solução de problemas de PBC no próximo capítulo.

As melhores maneiras de solucionar problemas de PCBs

Análise nodal

A melhor técnica de solução de problemas de PCB é testar os componentes usando análise nodal. Esta técnica permite que você teste o PCB sem alimentar a placa. Você só precisa aplicar energia ao componente específico que deseja testar por vez. O objetivo é medir a tensão aplicada e a resposta de corrente do componente.

A análise nodal envolve medir sistematicamente as tensões em nós específicos para compará-las com a tensão de um nó de referência. Este nó de referência é selecionado aleatoriamente entre os vários nós da placa. A técnica envolve a aplicação do KCL para determinar a diferença entre as tensões dos nós em termos de correntes de ramal.

A diferença entre as tensões nodais é determinada por um sistema de equações que descrevem as operações do circuito. Você pode determinar rapidamente a resposta atual em um nó depois de descobrir a equação.

Haverá um total de N-1 equações independentes produzindo tensões de nó, uma vez que um nó serve como nós de referência. Você pode então aplicar a lei de ohms às tensões de nó medidas para decifrar as correntes no circuito.

Como implementar a análise nodal

1. Identifique o número de nós, depois escolha e rotule o nó de referência. A regra geral é selecionar um nó que conecte o número mais significativo de elementos ou fontes de tensão ou nó assimétrico.

2. Atribua a cada uma das tensões desconhecidas de um nó uma variável. Então, expresse a tensão desconhecida para as tensões conhecidas.

3. Escreva equações que expressem o valor das fontes secundárias em relação às tensões dos nós.

4. Escreva uma equação KCL para cada nó reduzindo a corrente de saída do nó a zero. O KCL sustenta que a soma algébrica de todas as correntes que entram e saem de um nó é igual a zero. Use a KCL para determinar as variáveis ​​desconhecidas.

5. Para fontes de tensão entre duas tensões desconhecidas, combine os dois nós em um supernó e expresse em uma única equação.

Problemas de PCB e como corrigi-los

Erros são quase inevitáveis ​​nos processos de projeto e fabricação de PBCs. No entanto, esses problemas são problemas comuns que você pode resolver rapidamente. A seguir, um resumo dos três problemas mais comuns e como você pode superá-los:

Folga de cobre até a borda com defeito

O cobre tem excelentes propriedades condutoras. No entanto, geralmente é revestido com outros materiais porque é facilmente suscetível à corrosão e ao desgaste.

No entanto, durante o corte, o revestimento em um acessório de cobre próximo à borda pode ser raspado. Isso pode resultar em vários defeitos no PBC eletrônico. Essa exposição pode até levar a choques elétricos

choques quando alguém toca o PCB diretamente.

Uma maneira fácil de contornar esse problema é garantir que haja espaço adequado entre o cobre e as bordas da placa. Esse espaço é conhecido como folga cobre-a-borda ou placa-a-borda.

Interferência eletromagnética das operações do Midget Relay

PBCs produzem descargas de arco ao cortar correntes altas, e isso dá origem a relés anões que produzem interferência eletromagnética. Essa interferência pode fazer com que uma CPU seja reinicializada com frequência, bem como decodificadores que produzem sinais errados.

Você pode resolver esse problema aprimorando os recursos anti-interferência da CPU ou reduzindo a origem da interferência.

Armadilhas de Ácido

Ácidos preenchem ângulos agudos em um PBC durante o processo de gravação. Os ácidos presos podem corroer as placas e causar defeitos. As armadilhas de ácido são muito comuns e geralmente são um dos principais erros abordados por uma verificação de DFM.

Técnicas de solução de problemas de PCB

Inspeção visual

É uma das técnicas de solução de problemas de PCB mais confortáveis ​​e eficazes. Ele gira em torno da busca por marcas de queimadura acastanhadas que resultam de componentes superaquecidos.

A inspeção visual também visa identificar juntas de solda ruins. Uma boa junta de solda parece tipicamente lisa e brilhante. Uma junta sem brilho pode ser um indicativo de uma junta seca. Uma junta seca causa um contato fraco na junta de solda, alterando a condução do circuito.

Às vezes, a junta seca e as marcas de queimadura podem ser invisíveis a olho nu. Uma lupa pode ajudá-lo a identificar danos que escapam a olho nu. Uma lupa é, portanto, uma ferramenta essencial de solução de problemas de PBC.

Comparação de placas de circuito

Esta é outra técnica de solução de problemas de PCB rápida e altamente eficaz. Implica uma rápida comparação de placas de circuito defeituosas com boas. Essa comparação geralmente é feita inspecionando os pontos de referência da placa defeituosa e da primeira placa de circuito usando um multímetro e depois comparando os valores obtidos.

Teste de componentes discretos

Essa é uma das técnicas de solução de problemas de PCB mais eficazes porque envolve testar cada componente. Esses componentes incluem o capacitor, resistor, LED, diodo e outros componentes ativos discretos.

Você pode usar um multímetro ou medidor LCR para esta técnica de solução de problemas. O método de análise nodal descrito anteriormente também é outra variação desta técnica.

O objetivo é identificar componentes com valores superiores ao valor declarado do componente. Esses valores mais altos geralmente ocorrem como resultado de superaquecimento, solda ruim ou defeito inerte no componente.

Pesquisa de sinal

Esta técnica requer uma compreensão clara do circuito para identificar o ponto de teste do sinal e interpretar os resultados. A sondagem de sinal geralmente envolve testes de tensão envolvendo o uso de um multímetro portátil, bem como a captura de forma de onda envolvendo o uso de um osciloscópio.

No teste de tensão, um nível de tensão mais baixo indica vazamento no circuito integrado. A captura de forma de onda, que mostra como os sinais mudam, fornece mais informações do que o teste de tensão.

Agora você sabe muito sobre as técnicas de solução de problemas de PCB mais usadas. No entanto, o que você pode conseguir com todas as informações?

Conclusão

A solução de problemas de PCB requer atenção aos detalhes, determinação e foco. O método e as ferramentas de solução de problemas mais eficazes dependem do nível de complexidade do PCB, bem como de sua experiência.

Com uma ampla experiência, você pode solucionar rapidamente quase qualquer tipo de PCB sem usar ferramentas avançadas. No entanto, se você não tiver as ferramentas ou conhecimentos para solucionar um PCB, é essencial entrar em contato com especialistas na área para não causar mais danos.