Dépannage des PCB - Guide ultime sur l'objectif et les problèmes Objectif

Lors du dépannage des PCB, il est courant qu'une fraction des PCB fabriqués échouent aux tests de contrôle qualité. Le dépannage des PCB est donc généralement le seul moyen de les récupérer. Le dépannage des PCB est donc une mesure cruciale de réduction des coûts pour la fabrication de circuits électroniques PCB.

Cependant, parfois, il peut être plus facile ou moins cher de se débarrasser de l'appareil défectueux ou de le remplacer par un nouveau. Cela soulève de nombreuses questions concernant la portée du dépannage des PCB.

Pour commencer, vos expériences de dépannage peuvent déterminer ce que vous pouvez accomplir avec le dépannage de PCB. Ceux qui sont proches de l'origine de la courbe d'apprentissage auront le plus de mal à travailler avec les options de dépannage des PCB.

Ce dossier est un aperçu du dépannage des PCB, pour vous aider à vous frayer un chemin à travers la courbe d'apprentissage. Il dévoile des informations sur l'étendue du dépannage, pour vous aider à prendre les bonnes décisions concernant un PCB défectueux.

Dépannage du PCB

Présentation du dépannage des PCB

La qualité d'un appareil PBC repose sur le degré de précision avec lequel il s'acquitte de ses fonctions. Mais les apports humains dans ses processus de fabrication peuvent engendrer des chevaux de Troie.

De pures erreurs humaines sont généralement à l'origine des défauts des PBC. Certaines de ces erreurs incluent des composants mal soudés, l'utilisation de tensions inappropriées, etc. Cependant, il existe un certain nombre d'autres défauts qui ne sont pas le résultat direct d'une erreur humaine, comme la dégradation des composants.

Mais une chose commune aux deux ensembles d'erreurs est que la plupart de ces défauts sont généralement difficiles à déchiffrer. Dans de tels cas, des techniques de dépannage vous aident à débloquer des informations.

L'étendue des problèmes que traite le dépannage des PCB

Les opérations de l'électronique PCB tournent autour de l'électricité qui est le flux d'électrons d'un niveau à un autre. Les fonctions de l'électronique PCB sont basées sur la régulation de la tension et des courants dans le circuit imprimé.

Les éléments qui imprègnent une carte électronique PCB avec de tels attributs réglementaires comprennent des résistances, des condensateurs, des inductances et un câblage soudé. Cependant, les dommages dus aux pics de tension et aux torrents de surintensité peuvent perturber le schéma de flux d'électrons dans la carte.

La plupart des défauts résultant de ces perturbations sont connus sous le nom de pannes intermittentes.

Facteurs qui déterminent quelle technique de dépannage est la plus efficace dans un cas donné

Le nombre de couches, la taille, la gamme de composants, etc., influencent la viabilité d'une technique de dépannage PBC utilisée. Les cartes très sophistiquées vous obligeront très probablement à dépanner à l'aide d'un équipement spécial.

Cependant, un équipement électrique de base vous aidera à dépanner avec succès les PBC la plupart du temps. C'est parce que, généralement, les PBC sont assez faciles à dépanner. Vous trouverez donc facile de dépanner un PBC moyen sans utiliser d'outils avancés.

L'un des outils les plus dynamiques pour le dépannage des PCB est le multimètre. Cependant, dans des cas très complexes, vous devrez peut-être utiliser des équipements avancés tels qu'un analyseur logique, un oscilloscope et un compteur LCR.

Ces outils permettent d'obtenir des informations sur les comportements opérationnels et la cartographie d'un PCB.

Vous souhaitez en savoir plus sur la manière dont les outils de dépannage révèlent le mappage et les opérations PBC ? Le prochain chapitre approfondit cela.

Cartographie et dépannage des PCB

L'importance du PCBMapping dans le dépannage des PCB

Une carte PCB typique se compose d'un réseau de pistes de cuivre et d'isolants qui connectent des groupes de composants dans une carte de circuit imprimé. L'une des raisons pour lesquelles certains PCB sont plus faciles à dépanner que d'autres est la disponibilité du schéma du PCB.

Il est plus facile de dépanner un PCB si vous avez déjà une compréhension claire de son flux de courant, de ses signaux et de ses traces. Il est essentiel que vous sachiez quel condensateur s'apparie avec quelle résistance dépanner.

Comprendre la position du diviseur de tension, du filtre et de l'inductance dans le PCB est également essentiel, mais si vous ne comprenez pas la configuration d'un PCB, il est préférable de dépanner en commençant par les connecteurs.

Les connecteurs sont l'interface à partir de laquelle les entrées erronées de l'environnement externe se frayent un chemin dans le PCB. De telles entrées erronées peuvent entraîner des pics de tension, des torrents de surintensité et autres. Cependant, vous devez bien connaître le mappage d'un PCB pour dépanner sans avoir accès aux schémas de la carte. Si ce n'est pas le cas, le traçage de la configuration du PCB peut prendre beaucoup de temps.

Comment cartographier un PCB

Une façon de commencer le dépannage sans comprendre les schémas du PCB consiste à utiliser des sondes de multimètre standard. Cependant, cela peut être fastidieux, car vous devrez tester chaque joint de soudure avec la sonde du multimètre.

Cependant, une façon plus naturelle de tracer le circuit imprimé consiste à utiliser un morceau d'aluminium. Cette technique vous permet de rechercher des connexions PBC sur une zone plus large à la fois, en minimisant le temps et les efforts. Pour ce faire, vous avez besoin d'un multimètre, de fils avec des pinces crocodiles, d'un morceau de papier d'aluminium et d'un coupe-fil.

Commencez par dénuder 2 cm de fil à une extrémité et 4 à 5 cm à l'autre extrémité. Enroulez le morceau de papier d'aluminium autour du fil. Connectez ensuite le câble du foil au fil du multimètre. Enroulez la feuille autour de l'un de vos doigts, puis touchez le deuxième fil du multimètre avec ce doigt.

Cela aiderait si vous obteniez une mesure de résistance de 0 ohms. Cependant, si la lecture est supérieure à 15-20 ohms, vous devez à nouveau effectuer l'opération de repoussage.

Après avoir réussi, utilisez la sonde du multimètre pour toucher la carte à un endroit à la fois. Par conséquent, placez votre doigt sur la feuille et touchez la partie soudée de l'assemblage. De cette façon, vous pouvez rapidement couvrir plus de zones. Lorsque le multimètre émet un bip, cela signifie que vous avez trouvé une piste reliant les composants.

Maintenant que vous en savez beaucoup sur le mappage PCB, vous devriez être prêt à apprendre les étapes de dépannage.

Comment résoudre les problèmes

Voici quelques-unes des étapes cruciales que vous devez d'abord suivre lors du dépannage d'un PBC :

Inspection visuelle

Effectuez une inspection visuelle du panneau pour identifier les composants brûlés, les fissures et les joints secs. C'est l'un des moyens les plus simples de dépanner sans alimentation.

Une bonne loupe est un outil crucial pour l'inspection visuelle car il peut y avoir quelques petits dommages physiques.

Vous en apprendrez plus sur l'inspection visuelle dans les chapitres suivants.

Inspection physique de l'alimentation électrique

Si l'inspection visuelle ne conduit à aucune découverte significative, il est temps de vérifier l'alimentation électrique. Vous devez vous assurer que le circuit intégré (IC) reçoit les niveaux d'alimentation appropriés.

Des niveaux inappropriés d'alimentation du circuit intégré peuvent provoquer une surchauffe ou une surcharge de la carte. Vous pouvez facilement repérer où les hautes tensions ont pu causer des dommages en touchant simplement la surface et les composants du PBC.

En touchant différentes parties du circuit, vous modifiez également l'impédance du circuit. Ainsi, puisque cela modifie les comportements du système, cela peut vous aider à repérer les pièces qui nécessitent une capacité supplémentaire.

Vous pouvez utiliser de l'air comprimé en conserve pour refroidir un point chaud afin de tester si le composant fonctionne correctement. Cependant, vous devez prendre certaines précautions lors de cette opération.

Une précaution que vous devez prendre lors de l'inspection physique est de vous assurer que vous touchez le PBC avec une main à chaque fois. Cela empêche les secousses électriques d'atteindre le cœur pour provoquer des chocs mortels. Une bonne pratique consiste à garder une main dans votre poche lorsque vous touchez un circuit sous tension.

Une autre précaution essentielle consiste à bloquer tout chemin potentiel vers la terre pour le courant afin d'éviter les chocs. Ces chemins incluent vos pieds nus, ainsi qu'une sangle de mise à la terre sans résistance.

Tests de composants explicites

C'est l'étape du dépannage où vous devrez commencer à utiliser des outils de test. Tout d'abord, vous devez mesurer les tensions d'alimentation dans l'ensemble de la carte.

Ensuite, mesurez les tensions à différentes parties du circuit pour identifier toute partie avec des tensions inappropriées. Le schéma de circuit sera utile à ce stade.

Maintenant que vous connaissez certaines des étapes nécessaires pour dépanner les PBC, vous voudrez peut-être savoir quelle est la meilleure étape. Découvrez les meilleures étapes de dépannage PBC dans le chapitre suivant.

Les meilleurs moyens de dépanner les PCB

Analyse nodale

La meilleure technique de dépannage des PCB consiste à tester les composants à l'aide d'une analyse nodale. Cette technique vous permet de tester le PCB sans alimenter la carte. Il vous suffit de mettre sous tension le composant particulier que vous souhaitez tester à la fois. L'objectif est de mesurer la tension appliquée et la réponse en courant du composant.

L'analyse nodale consiste à mesurer systématiquement les tensions à des nœuds spécifiques pour les comparer à la tension d'un nœud de référence. Ce nœud de référence est choisi aléatoirement parmi les différents nœuds de la carte. La technique consiste à appliquer le KCL pour déterminer la différence entre les tensions des nœuds en termes de courants de branche.

La différence entre les tensions nodales est déterminée par un système d'équations qui décrivent les opérations du circuit. Vous pouvez déterminer rapidement la réponse actuelle à un nœud une fois que vous avez compris l'équation.

Il y aura un total de N-1 équations indépendantes produisant des tensions de nœud puisqu'un nœud sert de nœud de référence. Vous pouvez ensuite appliquer la loi d'ohms aux tensions de nœud mesurées pour déchiffrer les courants dans le circuit.

Comment mettre en œuvre l'analyse nodale

1. Identifiez le nombre de nœuds, puis choisissez et étiquetez le nœud de référence. La règle d'or consiste à sélectionner un nœud qui connecte le nombre le plus important d'éléments ou de sources de tension ou de nœud asymétrique.

2. Attribuez à chacune des tensions inconnues d'un nœud une variable. Alors exprimez la tension inconnue aux tensions connues.

3. Notez les équations qui expriment la valeur des sources secondaires concernant les tensions de nœud.

4. Écrivez une équation KCL pour chaque nœud en réduisant à zéro le courant sortant du nœud. La KCL soutient que la somme algébrique de tous les courants entrant et sortant d'un nœud est égale à zéro. Utilisez la KCL pour déterminer les variables inconnues.

5. Pour les sources de tension entre deux tensions inconnues, combinez les deux nœuds en un super-nœud et exprimez-les en une seule équation.

Problèmes de PCB et comment les résoudre

Les erreurs sont presque inévitables dans les processus de conception et de fabrication des PBC. Cependant, ces problèmes sont des problèmes courants que vous pouvez résoudre rapidement. Voici un aperçu des trois problèmes les plus courants et de la manière dont vous pouvez les résoudre :

Dégagement cuivre-bord défectueux

Le cuivre a d'excellentes propriétés conductrices. Cependant, il est généralement recouvert d'autres matériaux car il est facilement sensible à la corrosion et à l'usure.

Cependant, lors de la coupe, le revêtement d'un raccord en cuivre proche du bord peut être rasé. Cela peut entraîner de nombreux défauts dans l'électronique PBC. Cette exposition peut même entraîner des décharges électriques

chocs lorsque quelqu'un touche directement le PCB.

Un moyen simple de contourner ce problème consiste à s'assurer qu'il y a un espace suffisant entre le cuivre et les bords de la carte. Cet espace est appelé dégagement cuivre-bord ou plaque-bord.

Interférence électromagnétique due aux opérations du relais Midget

Les PBC produisent des décharges d'arc lors de la coupure de courants élevés, ce qui donne lieu à des relais miniatures qui produisent des interférences électromagnétiques. Cette interférence peut entraîner une réinitialisation fréquente du processeur, ainsi que des décodeurs qui produisent des signaux erronés.

Vous pouvez résoudre ce problème en améliorant les capacités anti-interférences du processeur ou en réduisant la source des interférences.

Pièges à acide

Les acides remplissent les angles aigus d'un PBC pendant le processus de gravure. Les acides piégés pourraient ronger les planches et provoquer des défauts. Les pièges à acide sont très courants et constituent généralement l'une des principales erreurs traitées par une vérification DFM.

Techniques de dépannage des PCB

Inspection visuelle

C'est l'une des techniques de dépannage de PCB les plus confortables et les plus efficaces. Il s'agit de rechercher des marques de brûlure brunâtres résultant de composants surchauffés.

L'inspection visuelle vise également à identifier les mauvais joints de soudure. Un bon joint de soudure apparaît généralement lisse et brillant. Un joint d'aspect terne peut être le signe d'un joint sec. Un joint sec provoque un faible contact au niveau du joint de soudure, altérant la conduction du circuit.

Parfois, le joint sec et les marques de brûlure peuvent être invisibles à l'œil nu. Une loupe peut vous aider à identifier les dommages qui échappent à l'œil nu. Une loupe est donc un outil essentiel de dépannage PBC.

Comparaison des circuits imprimés

Il s'agit d'une autre technique de dépannage de PCB rapide mais très efficace. Cela implique une comparaison rapide des circuits imprimés défectueux avec les bons. Cette comparaison est généralement effectuée en inspectant les points de référence du circuit imprimé défectueux et du premier circuit imprimé à l'aide d'un multimètre, puis en comparant les valeurs obtenues.

Discrete Component Testing

That is one of the most effective PCB troubleshooting techniques because it entails testing each component. These components include the capacitor, resistor, LED, diode, and other discrete active components.

You can use a multimeter or LCR meter for this troubleshooting technique. The nodal analysis method outlined earlier is also another variation of this technique.

The objective is to identify components with values that are higher than their stated component value. Such higher values usually occur as a result of overheating, lousy soldering, or an inert defect in the component.

Signal Probing

This technique requires a clear understanding of the circuity to identify the signal test point and to interpret results. Signal probing usually involves voltage tests involving the use of a handheld multimeter, as well as waveform capture involving the use of an oscilloscope.

In the voltage test, a lower voltage level indicates leakage in the integrated circuit. Waveform capture, which shows how signals change, provides you with more information than the voltage test.

Now you know a whole lot about the most widely used PCB troubleshooting techniques. However, what can you possibly achieve with all the information?

Conclusion

PCB troubleshooting requires attention to detail, determination, and focus. The most effective troubleshooting method and tools depend on the level of complexity of the PCB as well as your experience.

With a full breadth of experience, you can quickly troubleshoot nearly any kind of PCB without using advanced tools. However, if you lack the tools or expertise to troubleshoot a PCB, it is essential to contact experts in the field so as not to cause more damage.