PCB常見問題排查及解決方法

劉秋菊 天津普林電路股份有限公司

引言：印制電路板（PCB）是電子工業的重要部件之一。幾乎所有電子設備，小到電子手表、計算器，大到計算機，通訊電子設備，軍用武器系統，只要有集成電路等電子元器件，為了它們之間的電氣互連，都要使用印制板。正是由于PCB應用范圍的廣泛，對于PCB有可能出現的故障，文章總結了相應的解決方法。

1.PCB及其常見故障因素分析

1.1 PCB概述

PCB是印制電路板的簡稱，它是將電子設備中各元器件之間的連線事先通過一系列過程刻蝕到覆銅板上，電子設備采用印制板后，由于同類印制板的一致性，從而避免了人工接線的差錯，并可實現電子元器件自動插裝或貼裝、自動焊錫、自動檢測，保證了電子設備的質量，提高了勞動生產率、降低了成本，并便于維修。印制板從單層發展到雙面、多層和撓性，并且仍舊保持著各自的發展趨勢。由于不斷地向高精度、高密度和高可靠性方向發展，不斷縮小體積、減少成本、提高性能，使得印制板在未來電子設備的發展工程中，仍將保持強大的生命力。

1.2 PCB常見故障因素分析

隨著電路的復雜化和元器件的集成化，電路板在制作和使用過程中難免出現各種故障。通過長期的實踐，本文總結出了電路板出現故障主要有以下幾方面因素：

1）電路板結構布局不夠合理，受到布線、周圍元器件電磁等干擾；

2）電路板組件損壞，導致系統無法正常工作；

3）元器件性能因自身原因不穩定，導致設備工作不穩定；

4）電子設備的元器件無損害，導致不能工作的原因由焊點虛焊等原因造成，這會導致電路開路或短路；據相關統計，電路板中最常見的故障通常都由以下因素引發。

2.PCB常見問題排查及解決方法

2.1 小型繼電器頻繁動作電磁干擾的解決

PCB板上小型繼電器頻繁分斷大電流時的拉弧現象會產生很強的電磁干擾，不僅僅會影響到CPU正常工作，頻繁復位；甚至會導致解碼器及驅動器產生錯誤信號和指令，引起執行元件的誤動作，形成殘次品或造成生產事故。這種現象表現極為明顯，一個抗干擾措施不完善的PCB板工作時很容易產生在繼電器動作時出現CPU復位或者執行元件的錯誤動作現象。：

2.1.1 提高芯片抗干擾能力

（1）CPU換用超強抗干擾芯片，最終選用的是一款90C52RC單片機。此款CPU抗靜電干擾20KV，抗快速脈沖及電磁干擾4KV，相較于常規抗快速脈沖2KV以下的CPU還是有很大的進步；

（2）CPU及解碼器電源端和接地端之間加裝瓷片去耦電容104，104應盡量靠近芯片，管腳越短越好。

2.1.2 抑制干擾源

（1）繼電器驅動放大器采用自帶續流功能的達林頓IC模塊（例如ULN2004A），可以有效的消除線圈斷電時反電動勢產生的干擾；

（2）繼電器觸點間并接RC吸收電路，及時快速的吸收噪聲干擾，電阻選擇：2.2K1/2W，瓷片電容選擇：472（1KV）；

（3）PCB板敷銅。大面積覆銅要設計成柵格狀，利于散熱。

（4）關于繼電器的選擇。同一規格的繼電器往往有不同線圈功率的選擇：線圈功率越大，繼電器觸頭分合動作便越快，觸點間拉弧時間便越短，電磁干擾時間相應變短。實踐中，在不增加成本的情況下，將原來線圈功率0.36W的JZC-22F繼電器換成了0.6W的JZC-22F繼電器，動作時間由原來的6.2毫秒降低為現在的5.6毫秒，看似僅僅是0.6毫秒的降低，但是每一點點干擾時間的降低都是對產品的完善。

2.2 焊盤脫落問題的改進

PCB板維修不可避免的是拆拆焊焊，使用年限過久或者焊盤過小的板子在拆卸元件時總是不免遇到焊盤脫落或者焊盤孔壁焊錫層脫落的問題。

（1）如果是管腳焊盤脫落，只需要找到同一條線路上就近的焊盤用一短線將二者連接起來就可以，此短線可根據距離遠近及過電流大小進行相應選擇：距離近，可考慮采用修剪下來的廢棄的管腳或排針進行焊連；距離遠，則盡量采用帶外絕緣層的銅線連接，以防止連線中途與其他元件管腳相連短路。若此位置焊盤曾多次出現脫落現象，那么說明此位置焊盤存在著設計不合理的原因，必須加大對此焊盤的設計：在可利用的空間把焊盤設計成長圓形或水滴狀，甚至加做短粗的敷銅線，以加大對板材的吸附力。

（2）如果是焊盤孔孔壁焊錫層脫落，原因往往是焊盤孔比較狹小，狹小的焊盤孔在拆卸元件時很容易造成元件拆下來了，焊盤孔壁的焊錫層也掛在管腳上被帶了下來。所以設計時建議焊盤孔要比管腳尺寸大0.3～0.5mm。焊盤孔壁焊錫層脫落了怎么辦？方法如下：新元件管腳先燙錫再安裝，焊錫層稍厚一些較好，此時再進行管腳焊接，管腳上的焊錫層很容易的將PCB板兩面的焊盤連接上，穩妥起見管腳另一面加補焊，此種方法一般情況下都可以解決問題。

2.3 易損元件的更換問題

電子產品使用久了，總有一些易損件要出問題，尤其是自制模塊、自制小線路板（例如：自制小電源模塊）。在維修這些易損模塊時焊下來再焊上去很費時間，而且有時也會造成焊盤和焊盤孔焊錫層的脫落，處理起來費時費力煩心，影響工作效率！建議在產品不斷改進的同時，易損件加裝底座或者用插頭、插排進行連接，焊下來焊上去變成了拔下來插上去，問題變得簡單多了！在這里需要注意的是：在遇到質量比較重的插接件時，由于插接方式抬高了插接件的重心，相應的會造成插接件在位置上的晃動，時間久了很容易造成脫焊或插接部位接觸不良，所以質量較大插接件宜采用多管腳相連的插接方式。比如：原插接件有4只獨立管腳，在質量比較大時，可以設計成8只管腳，其中兩兩管腳在印刷線路板上是相連關系，這不僅增加了連接的可靠性，也加強了插接件的穩定性。

3.線路板布局流程中的要點

（1）在線路板布線流程中，應注意熱量的散發。尤其是有一定熱量的元部件與對氣溫感應較為強烈的元部件。要均衡分散到總體線路板上，不應匯集于一處。

（2）同樣功效的元部件應盡可能縮短間距。

（3）假如有條件，相異功能元部件應鋪設地線進行分隔。

（4）要關注高部件、低部件、插件部件、貼片部件的整合。

（5）部件間的距離應合適，最好不要發生碰觸。尤其是金屬殼體的部件，更要將各元部件進行分離，避免互相碰觸的情況發生。

（6）系統平穩運轉的基礎上，應盡量美化外觀，讓布線更為科學與合理。

結束語：當前，結合多種學科的PCB測試技術越來越多樣化，每一種測試技術都有各自的適用范圍。所以在實踐中為了使PCB檢測準確率和效率更高，執行嚴格PCB制板規范及檢查條款后，提高PCB的設計質量，提升產品的可靠性。