Piirilevyn korjausopas:Aloittelijasta asiantuntijaksi
Piirilevyt ovat nykyaikaisen elektroniikan keskeinen osa älypuhelimista teollisuuden ohjausjärjestelmiin. Piirilevyjen korjaustaitojen hallitseminen säästää paljon rahaa korjauksissa ja pidentää myös elektronisten laitteiden käyttöikää. Tämä opas tarjoaa kattavan johdannon kaikkiin piirilevyjen korjaamiseen liittyviin näkökohtiin, kuten yleisten ongelmien diagnosointiin, korjaustyökalujen valintaan, varotoimenpiteisiin ja yksityiskohtaisiin korjaustoimenpiteisiin.
Piirilevyn perusteet
Painetut piirilevyt (PCB) koostuvat useista johtavista ja ei-johtavista materiaalikerroksista, ja ne toimivat elektronisten komponenttien kiinnityspohjana. Tavallinen piirilevy sisältää seuraavat keskeiset komponentit:
- Kohdistukset: ohuista kuparilangoista valmistetut johtavat väylät, jotka johtavat virtaa komponenttien välillä.
- Tyynyt ja läpiviennit: kupariset kosketuspisteet komponenttien juottamista varten ja eri kerrokset yhdistävät läpiviennit.
- Soldermask: eristävä pinnoite, joka suojaa kuparijohtimia oikosululta.
- Silkkipainokerros: Tunnistekerros komponenttien sijainnin ja suuntauksen merkitsemiseksi.
- Elektroniset komponentit: mukaan lukien vastukset, kondensaattorit, diodit, transistorit jne.
Näiden perusrakenteiden ymmärtäminen on ensimmäinen askel piirilevyn onnistuneeseen korjaamiseen.Erilaiset piirilevytyypit (yksi-, kaksi- tai monikerroksiset) vaativat erilaisia korjausmenetelmiä, ja monikerroksiset piirilevyt ovat erityisen monimutkaisia korjata.
Yleiset piirilevyjen vikatyypit
Piirilevyt voivat vioittua monista eri syistä, ja ongelman tunnistaminen on kriittinen ensimmäinen askel korjauksessa.Seuraavassa on lueteltu viisi yleisintä vikatyyppiä:
1. Fyysiset vahingot
Piirilevyn fyysinen vaurioituminen voi johtua laitteen pudottamisesta, lyömisestä tai sen purkamisesta väärin. Ilmenemismuotoja ovat:
- Rikkinäiset tai taipuneet piirilevyt
- Irronneet juotostyynyt
- Rikkinäiset jäljet
- Löysät tai irronneet osat
Komponentin vikaantuminen
Elektroniset komponentit voivat vioittua ikääntymisen, ylikuumenemisen tai jännitteen epävakauden vuoksi:
- Kondensaattorit pullistuvat tai vuotavat
- Palaneet ja värjäytyneet vastukset
- Murtuneet integroidut piirit (IC)
- Transistorin tai diodin oikosulku
3.Johtoreitin vaurioituminen
Johtavat reitit voivat vaurioitua:
- Salamaniskut tai virtapiikit
- Metallipölyn saastuminen
- Pitkittynyt ylikuumeneminen
- Normaali kuluminen
4.Virheellinen rakenne
Huonosti suunnitelluille laudoille on usein ominaista:
- Komponenttien epäasianmukainen etäisyys toisistaan
- Riittämätön reititys
- Riittämätön lämpösuunnittelu
- Saman vian toistuva esiintyminen.
5. Virtalähteen toimintahäiriöt
Syynä voi olla virtalähdeongelma:
- Komponentin loppuun palaminen
- Oikosulku
- Suojapiirin laukaisu
- Yleinen toimintahäiriö
PCB-korjaustyökalut ja -laitteet
Ammattimaiset korjaukset edellyttävät oikeita työkaluja. Alla on luettelo perus- ja edistyneistä korjaustyökaluista:
Perustyökalut
- Juotosrauta: Säädettävää lämpötilan säätöä käyttävää mallia (30-60W) suositellaan.
- Juotoslanka: 0,5-1mm halkaisijaltaan kolofoniumpohjainen juote
- **Purkaustyökalut **: tinaimuri tai tinaimulinja
- Yleismittari: jännitteen, resistanssin ja jatkuvuuden mittaamiseen
- Pinsetit: tarkat teräväkärkiset pinsetit pienten komponenttien käsittelyyn
- Suurennuslasi tai mikroskooppi: pienten osien ja linjausten tarkastaminen
- Ruuvimeisselisarja: purkaa laitekotelot
Edistyneet työkalut
- Hot Air Rework Station: Pinta-asennettujen komponenttien (SMD) ammattimainen purkaminen.
- Oskilloskooppi: Analysoi signaalin aaltomuotoja
- ESD-antistaattinen työasema: estää staattisen sähkön aiheuttamat vahingot herkille komponenteille
- UV Soldermask korjauskynä: Korjaa vaurioitunut juotosmaskikerros
- BGA-työstöasema: korjaus pallo grid array paketti siru
Turvallisuusohjeet
Piirilevyjen korjaamiseen liittyy elektronisia komponentteja ja mahdollisia vaaroja, joten seuraavia turvallisuusohjeita on noudatettava:
- Virta pois päältä -toiminto: Varmista, että laitteesta on katkaistu virta kokonaan ja että paristot on poistettu ennen huoltoa.
- Staattinen suojaus: Käytä antistaattista rannehihnaa ja antistaattista mattoa.
- Henkilökohtainen suojelu:
- suojalasit juotosroiskeiden estämiseksi
- Työskentele tuuletetussa tilassa tai käytä höyrynimuria.
- Siisti, hyvin valaistu työtila
- Pidä erossa syttyvistä materiaaleista
- Aseta kuumat työkalut oikein.
- Käytä oikeaa työkalun kokoa
PCB-korjaus askel askeleelta
Ensimmäinen vaihe: silmämääräinen tarkastus
Tarkasta piirilevy huolellisesti näkyvien vaurioiden varalta:
- Palaneet tai värjäytyneet alueet
- Laajentuneet tai vuotavat kondensaattorit
- Rikkinäiset linjaukset
- Löysät tai puuttuvat osat
- Kylmät juotosliitokset (tylsät, elottomat juotosliitokset)
Käytä suurennuslasia tai mikroskooppia pienten vaurioiden tarkistamiseen.
Vaihe 2: Toimintatesti
Käytä yleismittaria perustestejä varten:
- Tarkista, että virransyöttö on asianmukainen
- Testijännite kriittisissä kohdissa
- Mittaa epäilyttävien komponenttien resistanssi
- Tarkista linjauksen jatkuvuus läpivientitestillä.
Monimutkaisten vikojen tapauksessa signaalin analysoimiseksi saatetaan tarvita oskilloskooppia.
Vaihe 3: Viallisen komponentin poistaminen
- Määritä viallisen komponentin sijainti
- Valitse juotoksenpoistomenetelmä komponenttityypin perusteella:
- Läpireikäkomponentit: käytä juotosimuria tai juotoslankaa.
- SMD-komponentit: käytä kuumailmapuhallinta tai uudelleentyöstöasemaa.
- Irrota komponentti varovasti, jotta tyynyt eivät vahingoitu.
Vaihe 4: Tyynyn ja linjauksen korjaus
- Puhdista tyynyt: käytä isopropyylialkoholia ja pumpulipuikkoja.
- Korjaa vaurioituneet linjaukset:
- Kaavi juotosmaski pois paljastaaksesi kuparijohdot.
- Käytä ohutta kuparilankaa tai johtavaa hopeamaalia katkenneiden kohtien yhdistämiseen.
- Suojaa korjausalue UV-juotosmaski
- Uudelleenrakentaminen tyynyt kuparifolioteipillä
- Poraa reiät ja asenna tyynyn korjaussarja
Vaihe 5: Asenna uudet komponentit
- Valitse korvaava komponentti, jolla on vastaavat tekniset tiedot
- Aseta komponentti oikein:
- Huomaa polarisoidun komponentin suuntaus
- SMD-komponentit sijoitetaan tarkasti pinseteillä.
- Juottaminen: Kiinnitä ensin yksi tappi läpireikäkomponenteille
- SMD-komponentit juotospastan ja kuumailmapuhaltimen avulla
- Tarkista juotosliitoksen laatu:
- Pitäisi olla sileä ja kiiltävä
- Ei siltoja tai vääriä juotoksia
Vaihe 6: Toiminnallinen verifiointi
- Tarkasta juotoksen laatu silmämääräisesti
- Käytä yleismittaria avainkohtien testaamiseen
- Vaiheittainen käynnistystesti
- Täydellinen toimintatesti
Erityiset korjaustekniikat
Pinta-asennuslaitteiden (SMD) korjaukset
- Käytä juotospastaa tyynyjen tarkkaan päällystämiseen.
- Aseta komponentti pinseteillä
- Kuumenna tasaisesti kuumailmapuhaltimella, kunnes juote valuu uudelleen.
- Vältä ylikuumenemista, joka voi aiheuttaa "tombstone-ilmiön" (komponentin toinen pää vääntyy).
Monikerroksinen korjaus
- Käytä läpivalaisumikroskooppia sisäkerroksen tarkastamiseen.
- Sisäkerroksen kohdistuksen korjaamiseen tarvitaan erikoislaitteita.
- Käytä kuparilankaa tai johtavaa epoksia korjaukseen.
BGA-sirujen korjaus
- Käytä BGA-työstöasemaa tarkkaa lämpötilan säätöä varten.
- Palauta juotospallo uudelleen pallon sijoitustyökalulla
- Juotoksen laadun röntgentarkastus
Korjauksen jälkeinen testaus ja todentaminen
Täydellinen testaus on avain onnistuneeseen korjaukseen:
- Virtalähteen oikosulkutesti
- Staattisen virran mittaus
- Jännitteen tarkistus kriittisissä kohdissa
- Tulo- ja lähtösignaalin todentaminen
- Kuormitustesti
- Pitkään käynnissä oleva testi
- Ympäristötesti (kriittiset laitteet)
- Lämpötilan vaihtelu
- Tärinätesti
- Kosteustesti
Ennaltaehkäisevän huollon suositukset
Käytännön vinkkejä piirilevyjen käyttöiän pidentämiseksi:
- Käytä paineilmaa pölyn poistamiseen
- Isopropyylialkoholi kosketuspisteiden puhdistamiseen
- Vältä korkeita lämpötiloja ja korkeaa ilmankosteutta.
- Estä metallipölyn saastuminen
- Käytä säänneltyä virtalähdettä
- Ylijännitesuojien asentaminen
- Vältä mekaanista rasitusta
- Käytä asianmukaista kiinnitystä ja pehmustusta
Usein kysytyt kysymykset
K: Voinko korjata piirilevyn ilman kaaviota?
V: Kyllä, mutta se on vaikeaa. Analysoimalla piirin suuntaa ja vertailumenetelmää voidaan päätellä toiminto, monimutkaisia piirejä suositellaan löytämään kaaviokuva.
K: Miten määritetään, onko kondensaattori vaurioitunut?
A: Visual inspection for bulging or leakage, a multimeter to measure the capacitance value, ESR meter to measure the equivalent series resistance.
Q: Will the board’s life be affected after repair?
A: Professional repair has little effect on life, but repeated repair, especially high temperature operatio,n will shorten component life.
K: Mitä piirilevyjä ei kannata korjata?
A: Large burned-out areas, damaged inner layers of multilayer boards, cheap boards, or boards that have been discontinued with no access to components.
K: Miten voin oppia edistyneempiä korjaustekniikoita?
V: Aloita yksinkertaisista korjauksista saadaksesi kokemusta, osallistu ammattikoulutukseen ja tutustu alan standardeihin, kuten IPC-7711/7721.