PCB はほぼすべての電気システムに不可欠な部分であり、単一の問題が重大な誤動作につながる可能性があります。 まれではありますが、PCB の問題のほとんどは製造手順中の人的ミスによって発生します。

残念ながら、回路基板が適切に機能するために必要な精度では、人為的エラーの余地が大きくなり、人為的エラーを排除することはほぼ不可能になります。 それにもかかわらず、これらの問題の解決に役立つ回路基板のトラブルシューティング手法が存在します。

PCB のトラブルシューティングの概要

PCB デバイスの精度は、その機能がどの程度正確に実行されるかによって決まります。 ただし、その製造プロセスに人間が関与すると、トロイの木馬が侵入する可能性があります。

PCB のほとんどの欠陥は通常、コンポーネントの不適切なはんだ付けや不適切な電圧の使用などの人為的ミスによって引き起こされます。 それにもかかわらず、コンポーネントの劣化など、人的ミスが直接の原因ではない欠陥もあります。

両方のタイプの障害の共通点は、これらの障害の多くは特定するのが難しいということです。 トラブルシューティング手法は、これらの問題を解読し、洞察を明らかにするのに役立ちます。

PCB のトラブルシューティング

PCB 電子回路の動作は、あるレベルから別のレベルに移動する電気である電子の流れを中心にしています。 基板内の電圧と電流の調整は、PCB 電子機器の機能の基礎です。

PCB 電子機器は、抵抗器、インダクタ、コンデンサ、またははんだ付け配線などのコンポーネントのおかげで規制属性を備えています。 それにもかかわらず、ボード内の電子の流れのパターンは、電圧スパイクや強力な電流/激流によって乱され、損傷を引き起こす可能性があります。

断続的な障害は、中断によって引き起こされる障害の大部分を指すために使用される用語です。

PCB を修復するためのトラブルシューティング手法を知るための要素

プリント基板 (PCB) のトラブルシューティング手法が実行可能かどうかは、次のような要因によって決まります。 レイヤーの数、サイズ、要素の品揃えなど。 高度に洗練された PCB のトラブルシューティングには、特殊な機器の使用が必要になる場合があります。

ほとんどの場合、PCB のトラブルシューティングを効果的に行うには、必須の電化製品を利用するだけで十分です。 それは、PCB は一般にトラブルシューティングが簡単だからです。 その結果、高度な機器を必要とせずに、平均的なプリント基板のトラブルシューティングを行うことができます。

マルチメーターは、PCB の問題を診断するための非常に多用途のツールです。 ただし、非常に複雑な状況では、アナライザーやオシロスコープ/LCR メーターなどの高度な機器が必要になる場合があります。

これらのツールを使用すると、PCB の動作動作やマッピングに関する洞察を明らかにできます。

トラブルシューティングと、その機器がプリント基板のマッピングと操作をどのように解明するかについて詳しく知りたいですか? 次の章では、詳細な分析を示します。

PCB のトラブルシューティングにおけるマッピングの重要性

標準的な PCB は、銅絶縁体ネットワークと、プリント回路基板内の要素のグループをリンクするトレースで構成されます。 一部の PCB は他の PCB よりも診断が簡単であるため、PCB の回路図の存在はトラブルシューティングの容易さに影響を与える可能性がある 1 つの要素です。

PCB の電流の流れ、信号、トレースを包括的に把握すると、トラブルシューティング プロセスが容易になります。 問題を正確に診断するには、どのコンデンサがどの抵抗に対応するかを特定することが重要です。

PCB 上の分圧器、チョーク、フィルターの位置を理解することが重要です。 ただし、プリント基板の構成に慣れていない場合は、コネクタを調べてトラブルシューティングを開始することをお勧めします。

コネクタは外部環境からの誤った入力の入り口として機能し、PCB 内で電圧スパイクや過電流サージなどの問題を引き起こす可能性があります。 ただし、回路図を参照せずにプリント基板のトラブルシューティングを行うには、そのマッピングを完全に理解する必要があります。 そうしないと、PCB の構成を追跡するのにかなりの時間がかかる可能性があります。

PCB のトラブルシューティングを行うには?

 

以下は、PCB 障害を特定する際に実行すべき重要な初期手順です。

・ 外観検査

回路基板の目視検査を実行して、焼けたコンポーネント、乾燥した接合部、亀裂を見つけることは、電力を必要としない簡単で効果的なトラブルシューティング方法です。

高品質の光学拡大鏡がなければ気付かない可能性のある小さな物理的損傷がある可能性があるため、可視検査には高品質の光学拡大鏡が不可欠です。

・物理検査

目視検査で重要な点が見つからなかった場合は、電源を確認します。 IC に適切な量の電力が供給されていることを確認してください。

IC に間違った量の電力を与えると、ボードが過熱したり過負荷になったりする可能性があります。 PBC の表面またはコンポーネントに触れると、高電流によって損傷が発生した場所を見つけることができます。

さまざまな回路コンポーネントに触れると、回路のインピーダンスが変化し、システムの動作も変化する可能性があります。 より多くの静電容量が必要な部品を見つけるのに役立ちます。

コンポーネントが正しく動作するかどうかを確認するには、圧縮空気を使用してホットスポットを冷却します。 ただし、これを行う際にはいくつかの予防措置を講じることが重要です。

物理検査を行うときは、一度に片手でプリント基板に触れることが重要です。 電気ショックが心臓に到達して致命傷を引き起こすのを防ぎます。 通電中の回路基板を扱うときは、常に片手をポケットに入れておくことをお勧めします。

もう 1 つの重要な予防策は、電流が地面に到達する可能性のあるルートを遮断して、衝撃を防ぐことです。 これには、裸足で立つことを避け、無抵抗の接地ストラップを使用することが含まれます。

· 明示的なコンポーネントのテスト

トラブルシューティングのこの時点で、測定デバイスを適用します。 最初のステップは、ボード全体の電源の電圧を測定することです。

次に、さまざまな基板ユニットの電流を測定して、電圧が間違っている領域を見つけます。 回路基板図があると役立つのはこのような場合です。

PCB および製造上の欠陥の一般的なトラブルシューティング

PCB に欠陥がある理由はさまざまですが、最も一般的な問題のいくつかは製造時の欠陥に起因します。 AES での電子サービス中に頻繁に発生する問題をいくつか紹介します。

· 露出した銅エッジ

銅は優れた導体ですが、柔らかく、錆びやすいです。 これを防ぐには、プリント基板に使用される銅を保護コーティングで覆う必要があります。 銅エッジが適切にコーティングされていない場合、故障やショートが発生する可能性があります。

・はんだや銅の破片

PCB を製造する際、はんだや銅マスクの小さな破片が誤って回路基板上に残ることがあります。 そのため、これらの細片によりメッキが露出したり、2 つの別々の銅部品が誤って接続されたりすることがあります。 どちらの状況もプリント基板の障害を引き起こす可能性があります。

・メッキの隙間

めっきの成膜時に気泡や異物が存在すると、めっきにクラックが発生する可能性があります。

さらに、ドリルの打撃に欠陥があると、PCB が破壊される可能性があります。

・半田マスクが不完全

はんだマスクの目的は、銅接続を保護したり、腐食から保護したりすることです。 ただし、対向する 2 つのパッド間にはんだマスクを不適切に適用すると、プリント基板に問題が発生する可能性があります。

・酸トラップ

PCB 製造のエッチング段階では、酸が酸トラップ プロセスに閉じ込められる可能性があります。 この酸の存在により、回路に根本的な欠陥が生じ、結果として問題が発生する可能性があります。

· サーマルが不十分

熱分散を助けるために、プリント基板パッドの周囲に熱が利用されます。 ただし、一貫性のないサーマルの適用により、PCB との接続に問題が発生する可能性があります。 熱が不十分だと PCB が過熱する可能性があります。

PCB のトラブルシューティング方法

· 視覚要素を検査する

プリント基板のトラブルシューティングでは、プリント基板を注意深く調べることから始めることをお勧めします。 PCB の目視検査を実施すると、コンポーネントの過熱や接続不良などの明らかな問題を特定するのに役立ちます。

要素エラーを特定する最も簡単な方法は、プリント基板上の小さな茶色のマークを探すことです。 広範な電気知識がなくても完了できます。 ドットは、交換する必要がある過熱した要素を示します。 さらに、膨らんだコンポーネントや鈍く見えるリンクは、軽微なエラーの兆候として機能する可能性があります。

· 物理コンポーネントの検査

プリント基板の物理的要素を評価した後の次のステップは、回路に電気を流して検査を実行することです。 プリント基板が電源に接続されている場合、プリント基板上のさまざまな領域を触ることでホット スポットを検出できます。

通常、接続不良や物理的要素の問題により、プリント回路上の特定の箇所が他の箇所よりも著しく高温になります。 表面を手で触ると温度の違いが分かります。

安全対策として、通電中の PCB に両手を同時に触れないようにすることが重要です。 そうすると、心臓に電気ショックが伝わる重大な危険が生じ、致命的な結果につながる可能性があります。 したがって、怪我を避けるために、手順中は電源から切り離されるまでプリント基板に手を触れないようにすることをお勧めします。

· 個々のコンポーネントをテストする

プリント基板コンポーネントの故障を検出する最も効率的な方法は、マルチメータを使用して各コンポーネントを個別にテストすることです。 この方法では、各コンデンサ、抵抗器、およびその他の部材を個別にテストして、それらの機能を判断します。

各要素は記載された値の読み取り値を示し、そのコンポーネントに問題がないことを示します。 ただし、規定値を超えた場合は異常となります。

· 集積回路のテスト

統合された PCB のテストは、専門家にとっても PCB のトラブルシューティングで最も困難な側面の 1 つです。 その主な理由は、統合 PCB が大きく異なり、特殊な統合 PCB が広範囲に存在するため、ほとんどの人がそれらを正確にテストすることがほぼ不可能であるためです。

回路基板を診断する最も簡単なアプローチは、回路基板を同じタイプの完全に機能する回路基板と比較することです。 2 つの類似した回路間の機能と動作を評価する方が、個々の回路を診断するよりもはるかに簡単です。

· 電源を点検する

電源の問題を診断するには、マルチメーターを使用して電源レールの電圧を測定する必要があります。 出力値と入力値は、予想されるコンポーネントの値と一致する必要があります。 そうでない場合は、根本的な問題についてさらなる調査が必要になる可能性があります。

電圧の読み取り値が 0V の場合、レギュレータ/コンデンサのいずれかの電源レールに沿ったどこかにショート基板が存在することを示します。 そのため、短絡した素子は急速に発熱する傾向があり、その特定のユニットから発せられる熱を感じることができます。

· 欠陥のある回路を比較する

PCB の問題を診断する最も簡単な方法の 1 つは、2 つの同じプリント基板を使用することです。 ただし、この方法は 2 つの同一の PCB が利用可能な場合にのみ実行可能です。 このプロセスに含まれる手順は次のとおりです。

2 つのプリント基板を視覚的に比較して、コンポーネントの置き間違いや焼け跡などの目立った問題を特定します。 2 つのボードはあらゆる面でほぼ同じである必要があり、相違点がある場合は詳細に検査して、特定の問題を特定する必要があります。

· マルチメーターを使用して、2 つの PCB の動作と機能 (登録された要素 (コンポーネント) 値など) を比較します。これらはほぼ同じである必要があります。 観察された差異は、物理コンポーネントの問題を示している可能性があります。

· 信号プロービング

これは専門知識を必要とする複雑なトラブルシューティング プロセスですが、マルチメーターと波形キャプチャ デバイスを使用すれば、専門家でなくても実行できます。 これには、さまざまなポイントで電圧を測定し、波形をキャプチャして、問題が発生している場所を特定することが含まれます。 信号プロービングを含む高度な PCB テスト技術の詳細については、当社の Web サイトを参照してください。

· 壊れたプリント基板を処分する

プリント基板の特定の部分はリサイクルできるが、他の部分はリサイクルできないため、プリント基板の廃棄は簡単ではありません。 回路基板のリサイクルの複雑さを理解することは、考慮すべき複数の視点とアプローチを伴う複雑な問題です。

結論

時々、欠陥のある PCB に遭遇することは避けられないため、PCB のトラブルシューティング方法を熟知することの重要性が強調されます。 一見すると難しそうに見えますが、上で示したように、プリント基板のトラブルシューティングは比較的単純な手順です。

製造プロセス中の PCB エラーのほとんどは人的ミスによって引き起こされますが、これらのエラーを特定して修正するスキルを習得することは可能です。 このようにして、時間とお金の両方を節約することもできます。