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行业资讯

集成电路板基础知识与PCB电路板维修的常用技法

时间:2019-08-19   总浏览:243
集成电路板是载装集成电路的一个载体。但往往说集成电路板时也把集成电路带上。集成电路板主要由硅胶构成,所以一般呈绿色。

集成电路板是采用半导体制作工艺,在一块较小的单晶硅片上制作上许多晶体管及电阻器、电容器等元器件,并按照多层布线或遂道布线的方法将元器件组合成完整的电子电路。它在电路中用字母“IC”(也有用文字符号“N”等)表示。

分类按功能结构

集成电路板按其功能、结构的不同,可以分为模拟集成电路板和数字两大类。

模拟用来产生、放大和处理各种模拟信号(指幅度随时间边疆变化的信号。例如半导体收音机的音频信号、录放机的磁带信号等),而数字用来产生、放大和处理各种数字信号(指在时间上和幅度上离散取值的信号。例如VCD、DVD重放的音频信号和视频信号)。

按制作工艺按制作工艺可分为半导体和薄膜。

膜又分类厚膜和薄膜。

按集成度高低

按集成度高低的不同可分为小规模、中规模、大规模和超大规模。

按导电类型不同

按导电类型可分为双极型和单极型。

双极型的制作工艺复杂,功耗较大,代表有TTL、ECL、HTL、LST-TL、STTL等类型。单极型的制作工艺简单,功耗也较低,易于制成大规模,代表有CMOS、NMOS、PMOS等类型。

按用途

按用途可分为电视机用。音响用、影碟机用、录像机用、电脑(微机)用、电子琴用、通信用、照相机用、遥控、语言、报警器用及各种专用。

电视机用包括行、场扫描、中放、伴音、彩色解码、AV/TV转换、开关电源、遥控、丽音解码、画中画处理、微处理器(CPU)、存储器等。

音响用包括AM/FM高中频电路、立体声解码电路、音频前置放大电路、音频运算放大、音频功率放大、环绕声处理、电平驱动、电子音量控制、延时混响、电子开关等。

影碟机用有系统控制、视频编码、MPEG解码、音频信号处理、音响效果、RF信号处理、数字信号处理、伺服、电动机驱动等。

录像机用有系统控制、伺服、驱动、音频处理、视频处理。

制作流程

1、打印电路板。将绘制好的电路板用转印纸打印出来,注意滑的一面面向自己,一般打印两张电路板,即一张纸上打印两张电路板。在其中选择打印效果最好的制作线路板。

2、裁剪覆铜板用感光板制作电路板全程图解 。覆铜板,也就是两面都覆有铜膜的线路板,将覆铜板裁成电路板的大小,不要过大,以节约材料。

3、预处理覆铜板。用细砂纸把覆铜板表面的氧化层打磨掉,以保证在转印电路板时,热转印纸上的碳粉能牢固的印在覆铜板上,打磨好的标准是板面光亮,没有明显污渍。

4、转印电路板。将打印好的电路板裁剪成合适大小,把印有电路板的一面贴在覆铜板上,对齐好后把覆铜板放入热转印机,放入时一定要保证转印纸没有错位。一般来说经过2-3次转印,电路板就能很牢固的转印在覆铜板上。热转印机事先就已经预热,温度设定在160-200摄氏度,由于温度很高,操作时注意安全!

5、腐蚀线路板回流焊机。先检查一下电路板是否转印完整,若有少数没有转印好的地方可以用黑色油性笔修补。然后就可以腐蚀了,等线路板上暴露的铜膜完全被腐蚀掉时,将线路板从腐蚀液中取出清洗干净,这样一块线路板就腐蚀好了。腐蚀液的成分为浓盐酸、浓双氧水、水,比例为1:2:3,在配制腐蚀液时,先放水,再加浓盐酸、浓双氧水,若操作时浓盐酸、浓双氧水或腐蚀液不小心溅到皮肤或衣物上要及时用清水清洗,由于要使用强腐蚀性溶液,操作时一定注意安全!

6、线路板钻孔。线路板上是要插入电子元件的,所以就要对线路板钻孔了。依据电子元件管脚的粗细选择不同的钻针,在使用钻机钻孔时,线路板一定要按稳,钻机速度不能开的过慢,操作钻机还是比较简单的,只要细心就能完成得很好。请仔细看操作人员操作。

7、线路板预处理。钻孔完后,用细砂纸把覆在线路板上的墨粉打磨掉,用清水把线路板清洗干净。水干后,用松香水涂在有线路的一面,只需薄薄的一层,不光防止线路被氧化,同时松香也是很好的助焊剂,一般来说,线路板表面松香水会在24小时内凝固,为加快松香凝固,我们用热风机加热线路板,只需2-3分钟松香就能凝固。热风机温度高达300度,使用时不能把出风口朝向易燃物、人和小动物,还是要求安全第一啊!

8、焊接电子元件。焊接完板上的电子元件,通电,功能实现,制作完毕。

由于现代的大部分电路板是没有官方原理图的,并且带程序的芯片应用越来越多,工程师必将面临各方面的挑战,通过大量的实践证明,面对这些挑战,依然有方法可遁。

1.外观检查法

即通过望、问、闻、切的老一套办法,观察电路板是否有烧焦的地方,敷铜是否有断裂的地方,闻电路板上是否有异味,是否有焊接不良的地方,接口、金手指是否有发霉发黑的现象等。询问客户故障现象及故障发生的过程,往往能将故障的重点集中在某些部位。通过上面的处理,往往能发现一部分问题。

2.通杀法

即将所有的元器件都检测一遍,找到有问题的元件更换之,达到修复的目的,如果遇到仪器无法检测的元件,则采用代换法,即不管其是否损坏,均用新元件来代替,最终保证板上的所有器件均是好的,达到修复的目的。该方法简单有效,容易上手,对工程师的技术水平要求不高,但操作时需要高度的细心和责任心,否则某些器件在拆下来时没有记清位置,发生装错装反的情况,很容易造成维修失败。另外该方法对于过孔不通、敷铜断裂、电位器调整不当等问题是无能为力的。遇到有程序和有数据的芯片时则不能采用此方法。

3.对比法

对比法是无图纸维修电路板最常用的方法之一,实践证明有着非常好的效果,通过和好板的状态对比达到查出故障的目的,通过对比两块板的各节点的曲线来发现异常。然而很多时候我们没有一块好板来进行对比,但这并不代表着我们不可以使用此方法,比如我们可以在电路板中找到具有相同属性的电路,比如某板的有三个同样的接口,这三个接口具有相同的电路,我们就可以使用三个相同的接口之间互相比对曲线,判断问题。当我们找不到上面提到的情形时,依然可以找到共同属性的电路,比如电路中的总线通常具有相同的曲线。还有时候我们无法判断一个IC是否损坏,我们也可能通过扫描曲线的方法来和好的IC进行曲线对比达到判断的目的。总之,我们需要开动脑筋,将对比法发挥到极致。曲线扫描法在实践中确实有用,但有些初学者不懂得其工作原理,抱怨仪器没有实用价值,所以本人亲眼见过很多同行的公司将电路板维修测试仪基本上不用,大呼上当。当然商家也有夸大该功能的嫌疑,事实上很多时候在扫描COMS工艺的集成电路时,每次扫描的曲线都不一样,造成无法判断的情况,该原因是由于CMOS的高阻抗和结间电容充电后没有泄放渠道造成的,所以在判断CMOS集成电路时需要有丰富的经验才行。最后要补充一点的是,曲线扫描法是扫描的周边器件,如果扫描的是集成电路则是扫描的集成电路内部接到引脚的那些元件,90%的集成电路损坏都是周边器件损坏,然而万一遇到非周边器件损坏,在扫描曲线时是查不到问题的,而器件在工作时则会出现问题。

4.状态法

状态法就是检查各元器件正常工作的时状态,如果某元器件工作时的状态与正常状态不符合,则该器件或者其受影响的部件有问题。比如我们在检查CPU时通过会检查晶振是否工作正常,复位信号是否正常等。与非门的各输入输出逻辑是否正确等来判断器件是否正常,在使用该方法时经常会强制给输入以激励信号,比如用信号发生器给运放的输入端一信号,用示波器测其输出信号幅度及失真来判断运放的问题。强制将逻辑门电路的输入电平推高或者拉低,测其输出电平是否符合该芯片的逻辑,从而判断该芯片的好坏。

状态法是所有维修手段中判断最准的一种方法,其操作难度也非一般工程师能掌握的,需要有丰富的理论知识和实践经验,为满足状态要求,工程师必须想尽一切办法,这种方法对电路的测试是优于曲线扫描法的,无论是IC的周边电路还是非周边电路问题均可发现。

5.代换法

将所有的IC都换成新的,直到修好为止。现在的IC越来越便宜,74系列和4000系列的芯片便宜的不到1元/片,与其一块块是查问题,还不如将其全部换掉。这种方法我个人觉得是一种无奈之举,其缺点也是显而易见的,其效果应该低于通杀法,通杀法至少还要对器件进行判断,长期积累下去还会对某些电路板有一些经验,而该方法的修复率完全取决于运气而不是努力,即使真的修复了也不知道故障出在哪里。但此方法依然有其可取之处,如果某块电路板或者电子设备是可以当场验证其是否正常的可以采用,我们可以一片一片的更换IC,当换到某一块的时候故障消失,可以证明就是刚换上去的那块坏了。如果是直插封装的IC,建议您在拆下后马上装上一个IC座,毕竟那东西才几毛钱。这种方法还有一个致命的问题就是必须保证你买回来的IC是好的,如果采购时不小心遇到了坏的IC,这时候会不但修不好,反而扩大了故障,增加了修理难度。

6.搭电路法

搭电路法即动手制作一个电路,该电路在装上被没的集成电路后可以工作,从而验证被测集成电路质量的方法,比如为了判断一个555集成电路的好坏,我们可以搭一个用555电路制作的时基振荡电路,然后将被测集成电路置于该电路中,如果该电路正常工作了,证明555是没有问题的,反之是有故障的。

该方法判断可以达到100%的准确率,只是被测的集成电路型号繁多,封装复杂,很难将所有的集成电路搭一套电路。

7.原理分析法

该方法就是要分析一块板的工作原理,有些板比如开关电源对于工程师来说,不需要图纸也能知道其工作原理及细节,对于工程师来说,知道其原理图的东西维修起来异常的简单。然而对于一些相对复杂少见的设备,没有现成的原理图参考可以手工将其逆向工程,绘制出原理图,有了该原理图再去维修,可以说是所向披靡了。