PCB のトラブルシューティングと修理を実行すると、回路の寿命を延ばすことができます。PCB 組み立てプロセス中に PCB の欠陥が発生した場合、故障の性質に基づいて PCB ボードを修理できます。以下に、PCB のトラブルシューティングと修復のためのいくつかの方法を示します。
1. 製造プロセス中に PCB の品質管理をどのように実行しますか?
通常、PCB 工場には、製造プロセス全体を通じて PCB の品質管理を可能にする専用の設備と重要なプロセスがあります。
1.1.AOI検査
AOI 検査は、PCB 上のコンポーネントの欠落、コンポーネントの配置ミス、その他の欠陥を自動的にスキャンします。AOI 装置は、カメラを使用して PCB の複数の画像をキャプチャし、それらをリファレンス ボードと比較します。不一致が検出された場合は、エラーの可能性を示している可能性があります。
1.2.フライングプローブ試験
フライング プローブ テストは、短絡回路と開回路、誤ったコンポーネント (ダイオードとトランジスタ)、およびダイオード保護の欠陥を特定するために使用されます。さまざまな PCB 修復方法を使用して、短絡やコンポーネントの障害を修正できます。
1.3.FCT試験
FCT (機能テスト) は主に PCB の機能テストに焦点を当てています。テスト パラメータは通常、エンジニアによって提供され、単純なスイッチ テストが含まれる場合があります。場合によっては、特殊なソフトウェアと正確なプロトコルが必要になる場合があります。機能テストでは、実際の環境条件下で PCB の機能を直接検査します。
2. PCB 損傷の一般的な原因
PCB 障害の原因を理解すると、PCB 障害を迅速に特定するのに役立ちます。よくあるエラーをいくつか示します。
コンポーネントの故障: 欠陥のあるコンポーネントを交換すると、回路が正常に機能するようになります。
過熱: 適切な熱管理を行わないと、一部のコンポーネントが焼損する可能性があります。
物理的損傷：これは主に乱暴な取り扱いによって引き起こされます。
コンポーネント、はんだ接合部、はんだマスク層、トレース、パッドの亀裂につながります。
汚染: PCB が過酷な条件にさらされると、配線やその他の銅コンポーネントが腐食する可能性があります。
3. PCB 障害のトラブルシューティング方法は?
次のリストは 8 つの方法です。
3-1.回路図を理解する
PCB 上には多くのコンポーネントがあり、銅配線を介して相互接続されています。電源、グランド、各種信号が含まれます。さらに、フィルタ、デカップリング コンデンサ、インダクタなどの多くの回路があります。これらを理解することは、PCB 修理にとって非常に重要です。
電流経路を追跡し、障害のあるセクションを分離する方法を知るには、回路図を理解する必要があります。回路図が利用できない場合は、PCB レイアウトに基づいて回路図をリバース エンジニアリングする必要がある場合があります。
3-2.外観検査
前述したように、過熱は PCB 障害の主な原因の 1 つです。電力が入力されていないときは、焼けたコンポーネント、痕跡、またははんだ接合部を視覚的に簡単に識別できます。欠陥の例としては次のようなものがあります。
- コンポーネントの膨らみ/重なり/欠落
- 変色した跡
- 冷はんだ接合
- 過剰なはんだ
- トゥームストーン化されたコンポーネント
- パッドの浮き/紛失
- PCB の亀裂
これらはすべて目視検査で確認できます。
3-3.同一の PCB と比較する
別の同一の PCB があり、1 つは正常に機能し、もう 1 つは故障している場合は、はるかに簡単になります。コンポーネント、位置ずれ、トレースまたはビアの欠陥を視覚的に比較できます。さらに、マルチメーターを使用して、両方のボードの入力および出力の読み取り値をチェックできます。2 つの PCB は同一であるため、同様の値が得られるはずです。
3-4.障害のあるコンポーネントの隔離
目視検査では不十分な場合は、マルチメーターや LCR メーターなどのツールを利用できます。データシートと設計要件に基づいて、各コンポーネントを個別にテストします。例としては、抵抗、コンデンサ、インダクタ、ダイオード、トランジスタ、LED などが挙げられます。
たとえば、マルチメータのダイオード設定を使用して、ダイオードとトランジスタをチェックできます。ベース-コレクタ接合およびベース-エミッタ接合はダイオードとして機能します。単純な回路基板設計の場合は、すべての接続で断線と短絡をチェックできます。メーターを抵抗モードまたは導通モードに設定し、各接続のテストに進むだけです。
チェックを実施する際、測定値が仕様の範囲内であれば、コンポーネントは適切に機能しているとみなされます。測定値が異常であるか、予想よりも高い場合は、コンポーネントまたははんだ接合部に問題がある可能性があります。テストポイントでの予想電圧を理解すると、回路解析に役立ちます。
コンポーネントを評価するもう 1 つの方法は、節点解析によるものです。この方法では、回路全体に電力を供給せずに、選択したコンポーネントに電圧を印加し、電圧応答 (V 応答) を測定します。すべてのノードを特定し、重要なコンポーネントまたは電源に接続されているリファレンスを選択します。キルヒホッフの電流則 (KCL) を使用して未知のノード電圧 (変数) を計算し、これらの値が予想される値と一致するかどうかを検証します。特定のノードで問題が観察された場合は、そのノードに障害があることを示します。
3-5.集積回路のテスト
集積回路のテストは、その複雑さのためにかなりの作業になる可能性があります。実行できるテストをいくつか示します。
- すべてのマーキングを確認し、ロジック アナライザーまたはオシロスコープを使用して IC をテストします。
・ICの向きが正しいか確認してください。
- IC に接続されているすべてのはんだ接合部が良好な状態にあることを確認してください。
- IC に接続されているヒートシンクまたはサーマルパッドの状態を評価し、適切な熱放散を確保します。
3-6.電源のテスト
電源の問題をトラブルシューティングするには、レール電圧を測定する必要があります。電圧計の測定値は、コンポーネントの入力値と出力値を反映することができます。電圧の変化は、潜在的な回路の問題を示している可能性があります。たとえば、レール上の 0V の読み取り値は、電源の短絡を示しており、コンポーネントの過熱につながる可能性があります。パワーインテグリティテストを実施し、期待値と実際の測定値を比較することで、問題のある電源を隔離できます。
3-7.回線のホットスポットの特定
視覚的な欠陥が見つからない場合は、電力注入による物理的検査を使用して回路を評価できます。接続が正しくないと熱が発生する可能性があり、回路基板に手を置くと熱を感じることができます。もう 1 つのオプションは、熱画像カメラを使用することです。これは、低電圧回路で好まれることがよくあります。電気事故を避けるために必要な安全対策を講じる必要があります。
1 つの方法は、テストに必ず片手だけを使用することです。ホット スポットが検出された場合は、冷却する必要があります。その後、すべての接続ポイントをチェックして問題の場所を特定する必要があります。
3-8.信号プローブ技術によるトラブルシューティング
この手法を利用するには、テストポイントでの期待値と波形を理解することが重要です。電圧テストは、マルチメータ、オシロスコープ、または波形キャプチャ デバイスを使用してさまざまなポイントで実行できます。結果を分析すると、エラーを特定するのに役立ちます。
4. PCB 修理に必要な工具
「切れ味の悪いナイフでは木は切れない」ということわざがあるように、修理を行う前に、作業に必要な道具を揃える必要があります。
● ESD アース、電源ソケット、照明を備えた作業台が必須です。
● 熱衝撃を制限するために、回路基板を予熱するために赤外線ヒーターまたは予熱器が必要になる場合があります。
● 修理プロセス中に溝加工や穴を開けるためには、高精度の穴あけシステムが必要です。このシステムにより、スロットの直径と深さを制御できます。
● 適切なはんだ接合を確保するには、はんだ付けに優れたはんだごてが必要です。
●さらに、電気メッキが必要な場合もあります。
● ソルダーマスク層が損傷した場合は、修復が必要になります。このような場合には、エポキシ樹脂層が好ましい。
5. PCB修理時の安全上の注意事項
修理プロセス中の安全事故を避けるために、予防措置を講じることが重要です。
● 保護具: 高温または高電力を扱う場合は、保護具の着用が必須です。潜在的な化学的危険から保護するために、はんだ付けおよび穴あけのプロセス中は安全メガネと手袋を着用する必要があります。
PCB の修理中は手袋を着用します。
● 静電気放電 (ESD): ESD による感電を防ぐため、必ず電源プラグを抜き、残留電気を放電してください。ESD のリスクをさらに最小限に抑えるために、接地リストバンドを着用したり、静電気防止マットを使用したりすることもできます。
6. PCB を修復するにはどうすればよいですか?
PCB の一般的な障害には、トレース、コンポーネント、はんだパッドの欠陥が関係していることがよくあります。
6-1.損傷した痕跡の修復
PCB 上の破損または損傷したトレースを修復するには、鋭利な物体を使用して元のトレースの表面領域を露出させ、はんだマスクを除去します。銅の表面を溶剤で洗浄してゴミを除去すると、電気的連続性が向上します。
あるいは、ジャンパー線をはんだ付けしてトレースを修復することもできます。適切な導電性を得るために、ワイヤの直径がトレースの幅と一致していることを確認してください。
6-2.故障したコンポーネントの交換
損傷したコンポーネントの交換
不良部品やはんだ接合部の余分なはんだを除去するには、はんだを溶かす必要がありますが、周囲の表面積に熱応力が発生しないように注意する必要があります。回路内のコンポーネントを交換するには、以下の手順に従います。
● はんだごてやはんだ吸い取りツールを使用して、はんだ接合部をすばやく加熱します。
●はんだが溶けたら、はんだ吸い取りポンプを使用して液を取り除きます。
●すべての接続を取り外した後、コンポーネントが取り外されます。
● 次に、新しいコンポーネントを組み立て、所定の位置にはんだ付けします。
● 部品のリード線の余長をワイヤーカッターでカットします。
● 端子が必要な極性に従って接続されていることを確認してください。
6-3.損傷したはんだパッドの修復
時間が経つと、PCB 上のはんだパッドが浮き上がったり、腐食したり、破損したりする可能性があります。損傷したはんだパッドを修復する方法は次のとおりです。
はんだパッドの浮き: 綿棒を使用して溶剤で汚れを拭き取ります。パッドを所定の位置に戻すには、導電性エポキシ樹脂をはんだパッドに塗布して押し込み、はんだ付けプロセスを続行する前にエポキシ樹脂を硬化させます。
損傷または汚染されたはんだパッド: 損傷したはんだパッドを除去または切断し、パッド周囲のはんだマスクを削り落として接続されたトレースを露出させます。綿棒を使用して溶剤でその領域を清掃します。新しいはんだパッド (トレースに接続) に導電性エポキシ樹脂の層を塗布し、所定の位置に固定します。次に、トレースとはんだパッドの間にエポキシ樹脂を追加します。はんだ付け作業に進む前に硬化させてください。
深センANKE PCB株式会社
2023-7-20
投稿日時: 2023 年 7 月 21 日
