PCB常见问题排查及解决方法

刘秋菊 天津普林电路股份有限公司

引言：印制电路板（PCB）是电子工业的重要部件之一。几乎所有电子设备，小到电子手表、计算器，大到计算机，通讯电子设备，军用武器系统，只要有集成电路等电子元器件，为了它们之间的电气互连，都要使用印制板。正是由于PCB应用范围的广泛，对于PCB有可能出现的故障，文章总结了相应的解决方法。

1.PCB及其常见故障因素分析

1.1 PCB概述

PCB是印制电路板的简称，它是将电子设备中各元器件之间的连线事先通过一系列过程刻蚀到覆铜板上，电子设备采用印制板后，由于同类印制板的一致性，从而避免了人工接线的差错，并可实现电子元器件自动插装或贴装、自动焊锡、自动检测，保证了电子设备的质量，提高了劳动生产率、降低了成本，并便于维修。印制板从单层发展到双面、多层和挠性，并且仍旧保持着各自的发展趋势。由于不断地向高精度、高密度和高可靠性方向发展，不断缩小体积、减少成本、提高性能，使得印制板在未来电子设备的发展工程中，仍将保持强大的生命力。

1.2 PCB常见故障因素分析

随着电路的复杂化和元器件的集成化，电路板在制作和使用过程中难免出现各种故障。通过长期的实践，本文总结出了电路板出现故障主要有以下几方面因素：

1）电路板结构布局不够合理，受到布线、周围元器件电磁等干扰；

2）电路板组件损坏，导致系统无法正常工作；

3）元器件性能因自身原因不稳定，导致设备工作不稳定；

4）电子设备的元器件无损害，导致不能工作的原因由焊点虚焊等原因造成，这会导致电路开路或短路；据相关统计，电路板中最常见的故障通常都由以下因素引发。

2.PCB常见问题排查及解决方法

2.1 小型继电器频繁动作电磁干扰的解决

PCB板上小型继电器频繁分断大电流时的拉弧现象会产生很强的电磁干扰，不仅仅会影响到CPU正常工作，频繁复位；甚至会导致解码器及驱动器产生错误信号和指令，引起执行元件的误动作，形成残次品或造成生产事故。这种现象表现极为明显，一个抗干扰措施不完善的PCB板工作时很容易产生在继电器动作时出现CPU复位或者执行元件的错误动作现象。：

2.1.1 提高芯片抗干扰能力

（1）CPU换用超强抗干扰芯片，最终选用的是一款90C52RC单片机。此款CPU抗静电干扰20KV，抗快速脉冲及电磁干扰4KV，相较于常规抗快速脉冲2KV以下的CPU还是有很大的进步；

（2）CPU及解码器电源端和接地端之间加装瓷片去耦电容104，104应尽量靠近芯片，管脚越短越好。

2.1.2 抑制干扰源

（1）继电器驱动放大器采用自带续流功能的达林顿IC模块（例如ULN2004A），可以有效的消除线圈断电时反电动势产生的干扰；

（2）继电器触点间并接RC吸收电路，及时快速的吸收噪声干扰，电阻选择：2.2K1/2W，瓷片电容选择：472（1KV）；

（3）PCB板敷铜。大面积覆铜要设计成栅格状，利于散热。

（4）关于继电器的选择。同一规格的继电器往往有不同线圈功率的选择：线圈功率越大，继电器触头分合动作便越快，触点间拉弧时间便越短，电磁干扰时间相应变短。实践中，在不增加成本的情况下，将原来线圈功率0.36W的JZC-22F继电器换成了0.6W的JZC-22F继电器，动作时间由原来的6.2毫秒降低为现在的5.6毫秒，看似仅仅是0.6毫秒的降低，但是每一点点干扰时间的降低都是对产品的完善。

2.2 焊盘脱落问题的改进

PCB板维修不可避免的是拆拆焊焊，使用年限过久或者焊盘过小的板子在拆卸元件时总是不免遇到焊盘脱落或者焊盘孔壁焊锡层脱落的问题。

（1）如果是管脚焊盘脱落，只需要找到同一条线路上就近的焊盘用一短线将二者连接起来就可以，此短线可根据距离远近及过电流大小进行相应选择：距离近，可考虑采用修剪下来的废弃的管脚或排针进行焊连；距离远，则尽量采用带外绝缘层的铜线连接，以防止连线中途与其他元件管脚相连短路。若此位置焊盘曾多次出现脱落现象，那么说明此位置焊盘存在着设计不合理的原因，必须加大对此焊盘的设计：在可利用的空间把焊盘设计成长圆形或水滴状，甚至加做短粗的敷铜线，以加大对板材的吸附力。

（2）如果是焊盘孔孔壁焊锡层脱落，原因往往是焊盘孔比较狭小，狭小的焊盘孔在拆卸元件时很容易造成元件拆下来了，焊盘孔壁的焊锡层也挂在管脚上被带了下来。所以设计时建议焊盘孔要比管脚尺寸大0.3～0.5mm。焊盘孔壁焊锡层脱落了怎么办？方法如下：新元件管脚先烫锡再安装，焊锡层稍厚一些较好，此时再进行管脚焊接，管脚上的焊锡层很容易的将PCB板两面的焊盘连接上，稳妥起见管脚另一面加补焊，此种方法一般情况下都可以解决问题。

2.3 易损元件的更换问题

电子产品使用久了，总有一些易损件要出问题，尤其是自制模块、自制小线路板（例如：自制小电源模块）。在维修这些易损模块时焊下来再焊上去很费时间，而且有时也会造成焊盘和焊盘孔焊锡层的脱落，处理起来费时费力烦心，影响工作效率！建议在产品不断改进的同时，易损件加装底座或者用插头、插排进行连接，焊下来焊上去变成了拔下来插上去，问题变得简单多了！在这里需要注意的是：在遇到质量比较重的插接件时，由于插接方式抬高了插接件的重心，相应的会造成插接件在位置上的晃动，时间久了很容易造成脱焊或插接部位接触不良，所以质量较大插接件宜采用多管脚相连的插接方式。比如：原插接件有4只独立管脚，在质量比较大时，可以设计成8只管脚，其中两两管脚在印刷线路板上是相连关系，这不仅增加了连接的可靠性，也加强了插接件的稳定性。

3.线路板布局流程中的要点

（1）在线路板布线流程中，应注意热量的散发。尤其是有一定热量的元部件与对气温感应较为强烈的元部件。要均衡分散到总体线路板上，不应汇集于一处。

（2）同样功效的元部件应尽可能缩短间距。

（3）假如有条件，相异功能元部件应铺设地线进行分隔。

（4）要关注高部件、低部件、插件部件、贴片部件的整合。

（5）部件间的距离应合适，最好不要发生碰触。尤其是金属壳体的部件，更要将各元部件进行分离，避免互相碰触的情况发生。

（6）系统平稳运转的基础上，应尽量美化外观，让布线更为科学与合理。

结束语：当前，结合多种学科的PCB测试技术越来越多样化，每一种测试技术都有各自的适用范围。所以在实践中为了使PCB检测准确率和效率更高，执行严格PCB制板规范及检查条款后，提高PCB的设计质量，提升产品的可靠性。