Guia de reparação de placas de circuitos: Do principiante ao especialista
As placas de circuitos são o componente central da eletrónica moderna, desde os smartphones aos sistemas de controlo industrial.O domínio das competências de reparação de placas de circuitos não só lhe permitirá poupar muito dinheiro em reparações, como também prolongará a vida útil dos seus dispositivos electrónicos. Este guia fornece uma introdução abrangente a todos os aspectos da reparação de placas de circuitos, incluindo o diagnóstico de problemas comuns, a seleção de ferramentas de reparação, precauções de segurança e procedimentos de reparação detalhados.
Noções básicas sobre placas de circuitos
Placas de circuitos impressos (PCB) são constituídas por várias camadas de materiais condutores e não condutores e servem de substrato de montagem para componentes electrónicos. Uma placa de circuito impresso padrão contém os seguintes componentes principais:
- Alinhamentos: vias condutoras constituídas por fios finos de cobre que são responsáveis pela condução da corrente entre os componentes
- Almofadas e viaspontos de contacto em cobre para soldar componentes, com vias de ligação entre as diferentes camadas
- Máscara de soldaduraRevestimento isolante que protege os fios de cobre contra os curto-circuitos
- Camada de serigrafia: Camada de identificação para marcar a posição e a orientação dos componentes
- Componentes electrónicos: incluindo resistências, condensadores, díodos, transístores, etc.
Compreender estas estruturas básicas é o primeiro passo para reparar com êxito uma placa de circuitos. Diferentes tipos de placas de circuito (simples, duplas ou multicamadas) requerem diferentes métodos de reparação e as placas multicamadas são particularmente complexas de reparar.
Tipos comuns de falhas nas placas de circuito impresso
As placas de circuito impresso podem falhar por vários motivos, e reconhecer o problema é um primeiro passo fundamental para a reparação.De seguida, apresentamos os cinco tipos de falhas mais comuns:
1. Danos físicos
Os danos físicos na placa podem ser causados por quedas, pancadas ou desmontagem incorrecta do dispositivo.As manifestações são:
- Placas de circuito quebradas ou dobradas
- Almofadas de solda deslocadas
- Traços quebrados
- Componentes soltos ou separados
Falha de componente
Os componentes electrónicos podem falhar devido ao envelhecimento, sobreaquecimento ou instabilidade da tensão:
- Condensadores com saliências ou fugas
- Resistências queimadas e descoloradas
- Rutura de circuitos integrados (ICs)
- Transistor ou diodo em curto-circuito
3. Danos no trajeto do condutor
As vias condutoras podem ser danificadas por:
- Queda de raios ou picos de energia
- Contaminação por poeiras metálicas
- Sobreaquecimento prolongado
- Desgaste normal
4.Conceção defeituosa
Os quadros mal concebidos são frequentemente caracterizados por
- Espaçamento incorreto dos componentes
- Encaminhamento inadequado
- Conceção térmica inadequada
- Ocorrência repetida da mesma falha.
5.Falhas na fonte de alimentação
A causa pode ser um problema de alimentação eléctrica:
- Esgotamento de componentes
- Curto-circuito
- Acionamento do circuito de proteção
- Falha global de funcionalidade
Ferramentas e equipamento de reparação de PCB
As reparações profissionais requerem as ferramentas corretas. Segue-se uma lista de ferramentas de reparação básicas e avançadas:
Ferramentas básicas
- Ferro de soldar: Recomenda-se o modelo de controlo de temperatura ajustável (30-60W).
- Fio de soldadura: Solda com núcleo de colofónia com 0,5-1 mm de diâmetro
- **Ferramentas de dessoldadura **: aspirador de estanho ou linha de sucção de estanho
- Multímetropara medição de tensão, resistência e continuidade
- Pinçaspinças de precisão para manusear componentes pequenos
- Lupa ou microscópiopara inspecionar componentes e alinhamentos minúsculos
- Conjunto de chaves de fendas: para desmontar caixas de equipamento
Ferramentas avançadas
- Estação de retrabalho a ar quente: Desmontagem profissional de componentes montados à superfície (SMD)
- Osciloscópio: Analisar formas de onda de sinais
- Estação de trabalho anti-estática ESD: evitar danos provocados pela eletricidade estática em componentes sensíveis
- Caneta de reparação de máscaras de soldadura UV: Reparar a camada de máscara de solda danificada
- Estação de retrabalho BGAchip de pacote de matriz de grelha de esferas de reparação
Precauções de segurança
A reparação de placas de circuitos envolve componentes electrónicos e riscos potenciais, pelo que devem ser respeitadas as seguintes diretrizes de segurança:
- Operação de desativação: Certifique-se de que o equipamento está completamente desligado e que as pilhas foram retiradas antes de efetuar a manutenção
- Proteção estática: Usar uma pulseira anti-estática e utilizar um tapete anti-estático
- Proteção pessoal:
- Óculos de proteção para evitar salpicos de solda
- Trabalhar numa área ventilada ou utilizar um absorvedor de fumos.
- Área de trabalho limpa e bem iluminada
- Manter afastado de materiais inflamáveis
- Segurança das ferramentas:
- Colocar corretamente as ferramentas quentes.
- Utilizar ferramentas de tamanho adequado
Reparação de PCB passo a passo
O primeiro passo: inspeção visual
Inspecionar cuidadosamente a placa de circuitos para verificar se existem danos visíveis:
- Áreas queimadas ou descoloridas
- Condensadores expandidos ou com fugas
- Alinhamentos quebrados
- Componentes soltos ou em falta
- Juntas de solda frias (juntas de solda sem vida e sem brilho)
Utilizar uma lupa ou um microscópio para verificar se existem danos menores.
Passo 2: Teste de funcionamento
Utilize um multímetro para efetuar testes básicos:
- Verificar se a alimentação eléctrica está correta
- Tensão de ensaio em pontos críticos
- Medir a resistência dos componentes suspeitos
- Verificar a continuidade do alinhamento utilizando um teste de passagem
Para falhas complexas, pode ser necessário um osciloscópio para analisar o sinal.
Passo 3: Remoção do componente defeituoso
- Determinar a localização do componente defeituoso
- Selecionar o método de dessoldagem com base no tipo de componente:
- Componentes com furos: utilizar um sugador de solda ou um fio de solda
- Componentes SMD: utilizar uma pistola de ar quente ou uma estação de retrabalho
- Retirar o componente com cuidado para não danificar as almofadas.
Passo 4: Reparação de almofadas e alinhamento
- Limpar os pensos: utilizar álcool isopropílico e cotonetes
- Reparar os alinhamentos danificados:
- Raspe a máscara de solda para expor os fios de cobre.
- Utilize um fio de cobre fino ou tinta de prata condutora para ligar os pontos partidos.
- Proteger a área de reparação com uma máscara de soldadura UV
- Reparar as almofadas danificadas:
- Almofadas de reconstrução com fita de folha de cobre
- Fazer furos e instalar o kit de reparação de almofadas
Passo 5: Instalar novos componentes
- Selecionar um componente de substituição com especificações correspondentes
- Colocar o componente corretamente:
- Observar a orientação do componente polarizado
- Os componentes SMD são colocados com precisão utilizando uma pinça
- Soldar: Fixar primeiro um pino para componentes de furo passante
- Componentes SMD utilizando pasta de solda e pistola de ar quente
- Verificar a qualidade da junta de soldadura:
- Deve ser liso e brilhante
- Sem pontes ou falsas soldaduras
Etapa 6: Verificação funcional
- Inspecionar visualmente a qualidade da soldadura
- Utilizar o multímetro para testar pontos-chave
- Teste de ligação passo a passo
- Teste de funcionamento completo
Técnicas especiais de reparação
Reparação de dispositivos de montagem em superfície (SMD)
- Utilizar pasta de solda para revestir com precisão as almofadas.
- Colocar o componente com uma pinça
- Aquecer uniformemente com uma pistola de calor até que a solda volte a fluir.
- Evitar o sobreaquecimento, que pode provocar o "efeito de pedra tumular" (uma extremidade do componente deforma-se).
Reparação multicamada
- Utilizar um microscópio de orifícios para inspecionar a camada interna.
- É necessário equipamento especializado para reparar o alinhamento da camada interior.
- Utilizar fio de cobre ou epóxi condutor para a reparação da via
Reparação de chips BGA
- Utilize a estação de retrabalho BGA para um controlo preciso da temperatura.
- Reconstruir a esfera de solda com uma ferramenta de colocação de esferas
- Inspeção por raios X da qualidade da solda
Testes e verificação pós-reparação
O teste completo é a chave para garantir uma reparação bem sucedida:
- Ensaio de curto-circuito da fonte de alimentação
- Medição de corrente estática
- Controlo da tensão nos pontos críticos
- Verificação do sinal de entrada e saída
- Ensaio de carga
- Teste de longa duração
- Ensaio ambiental (equipamento crítico)
- Ciclo de temperatura
- Ensaio de vibração
- Ensaio de humidade
Recomendações de manutenção preventiva
Conselhos práticos para prolongar a vida das suas placas de circuitos:
- Utilizar ar comprimido para remover o pó
- Álcool isopropílico para limpar os pontos de contacto
- Evitar ambientes com temperaturas e humidade elevadas
- Evitar a contaminação por poeiras metálicas
- Utilizar uma fonte de alimentação regulada
- Instalação de protectores contra sobretensões
- Evitar tensões mecânicas
- Utilizar fixações e amortecedores adequados
Perguntas mais frequentes
P: Posso reparar uma placa de circuitos sem um esquema?
R: Sim, mas é difícil. Ao analisar a direção do circuito e o método de comparação pode ser inferida a função, recomenda-se que os circuitos complexos encontrem o diagrama esquemático.
P: Como determinar se o condensador está danificado?
R: Inspeção visual para detetar abaulamentos ou fugas, um multímetro para medir o valor da capacitância, um medidor ESR para medir a resistência equivalente em série.
P: A vida útil da placa será afetada após a reparação?
R: A reparação profissional tem pouco efeito na vida útil, mas a reparação repetida, especialmente a operação a alta temperatura, encurtará a vida útil do componente.
P: Quais são as placas de circuitos que não vale a pena reparar?
R: Grandes áreas queimadas, camadas internas danificadas de placas multicamadas, placas baratas ou placas que foram descontinuadas sem acesso aos componentes.
P: Como é que posso aprender técnicas de reparação mais avançadas?
R: Começar com reparações simples para ganhar experiência, frequentar formação profissional e estudar as normas da indústria, como a IPC-7711/7721.