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工程师为什么应学会维修PCB?

时间:2019-08-07 作者:Kayla Matthews 阅读:
无论业余爱好者还是专业技术员,要想学习构建和维护自己的项目和系统,就必须了解PCB如何工作,并且在PCB出现故障时能将它们修好。那么,如何修复PCB?怎样才能掌握这项技能? 掌握这项技能对职业生涯有什么好处?

如何修复一块印刷电路板(PCB)?怎样才能掌握这项技能? 更重要的是,这项技能对你的职业生涯有什么好处?

电气工程师为什么需要对自己的PCB技能拥有无比的自信?理由很多。对于生手和业余爱好者来说,一个很重要的理由是,这是迈向更繁杂的电子产品维修的第一步。

为什么要费事掌握PCB维修技能?

为什么要那么麻烦去学习元件级PCB电路板维修? 难道我们不是生活在“一次性”世界里,只要出现问题,就可以毫不手软地将电子设备扔进垃圾桶?

这是为什么一定要学习维修PCB的第一个非常有意义的原因。对电子产品充满激情的人们,以及希望重复或最大程度使用电子产品的人们,在查找损坏的铜走线、确定故障板元件、更换这些元件并恢复PCB的过程中,会产生极大的心理满足。

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PCB上铜线与基板分离(图片来源:希望保持匿名的工程师)

无论是业余爱好者还是专业技术员,要想学习构建和维护自己的项目和系统,就必须了解PCB如何工作,并且在PCB出现问题时有能力将它们修好。例如:

• 车库门遥控器
• 家庭影院系统
• 动力工具速度控制器
• 电视
• 电脑

电气工程师更是应该熟练掌握这项基本技能。消费者和商业领域离不开各种复杂的电子设备,其设计大都需要PCB。了解如何诊断电路板故障,修复或更换出现故障的元件,技术人员才能对各种计算机和物联网(IoT)设备进行故障排除。

简单修复PCB的步骤:

最常见的PCB故障通常由热损坏、物理损坏以及元件电压过高引起。

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PCB上的元件出现了热损坏(图片来源:希望保持匿名的工程师)

尽管电路板内的玻璃纤维、铜线和胶涂层能够在一定程度上阻止热量的积聚,但一些PCB的确比另一些PCB更容易发生分层和其他热损坏。

首先准备修复PCB所需的工具和材料:

• 尖刀或平头螺丝刀或很细的砂纸
• 铜箔胶带
• 焊枪
• 热风枪
• 剪刀或工艺刀
• 钢笔
• 棉签和酒精擦
• 镊子
• 回形针

然后按下面的步骤修复损坏的PCB,使其恢复正常功能:

第1步:取下损坏的焊盘或元件。 首先,将PCB固定在工作台上,这样在操作时它就不会移动。最好使用胶带。

为了诊断损坏的PCB,有时需要用示波器来探测各个点的信号强度和波形,测试整个板子的电路连续性。有时候则只需简单地找出烧毁区域,更换有故障的元件、焊盘或走线,并重新连接到PCB现有的铜线。

如果你发现PCB上的某个元件不能正常工作,则可通过下面的简单步骤取下并更换该元件:

• 拿起热风枪,将开关打开。热风枪与故障元件相距至少6英寸。
• 几秒钟后,用镊子将元件取下。如果取不下来,再加热几秒钟,然后再试。

如果PCB焊盘受到热损坏,最好使用尖刀小心地将其取下。必须注意,将损坏的元件从板子上取下时,不要损坏铜线和附近的其他元件。

第2步:清洁铜线并去除焊料。取下损坏的焊盘之后,继续使用尖刀去除上面的焊料。如果使用刀子不便完成这种比较精细的操作,也可以用尖头螺丝刀或带精细砂砾的砂纸。

无论用哪种工具,最后都应该将铜线完全暴露,没有余留的焊料,看起来干净有光泽。

第3步:将铜箔胶带贴在铜线上。清除了损坏的铜线并清理干净该区域后,便可将铜箔胶带贴在上面。

铜箔胶带要与现有的铜线重叠,并覆盖在现有的通孔及周围一部分区域之上。

第4步:焊接接头。这时,需要仔细焊接新的铜箔胶带与已修复PCB铜线相连的接头。下面是相关的一些提示和警告:

• 铜箔胶带在焊接温度下快速熔化,因此必须确定可以一次性完成该操作。
• 尽可能少加热,操作时必须谨慎、快速,以减少施加的热量。

5:恢复PCB通孔。找一个圆头硬工具,如钢笔或其他简单工具。压在刚刚完成焊接的区域上并用力擦,确保铜箔胶带牢牢地固定在整个焊盘区域。在该区域加热之后,胶带仍然是粘的。

使用该技巧可以确定通孔的位置,然后用回形针或其他类似工具进行穿孔。

6:将元件放好并进行焊接。完成上述步骤,PCB就修好了,可以接受所选的新元件了。

接下来焊接元件的过程大家就很熟悉啦。和以前一样,要尽可能少加热。新贴上的铜箔胶带/焊垫与铜线之间的新焊点可能还不太牢固。

7:将修复区中多余的胶带剪掉。用剪刀或工艺刀,小心地将铜箔胶带切成适合的尺寸,完成修复。必须注意,刚刚修好的焊点可能会使PCB恢复功能,但是垫盘、铜线和接头再也不会跟以前的电路板一样牢固了。

然而,这已经相当了不起,对于其他人很多人会当作垃圾丢弃的东西,你却赋予了新的生命。

除了合适的工具,还需要什么?

为了成功修复PCB,需要一系列基本的软、硬技能,包括极好的手眼协调能力、极大的耐心和对细节的关注等。

归根结蒂,最重要的还是实践,实践,再实践。练就修理PCB的技能需要耗费时间和精力,但是一旦掌握了这项技能,你就会对电子维修产生更大的兴趣,并找到更多机会由简到繁深入探索。

网友经验:

@ Aubrey Kagan
修复PCB需要多种软、硬技能,包括极好的手眼协调能力、极大的耐心和对细节的关注。

还有......不受电子产品烧焦气味干扰的能力!

当所有走过路过的人问“这是什么气味儿?”时,能够做到充耳不闻。

@ Conrad Mannering
Kayla,希望你会进一步讨论这个话题。我有一位高级工程师,他教他的维修团队根据地震原理,找到破坏中心,然后换掉所有一切(包括毁坏的外围区)。

如果一个基于PCB的备用电池存放了很长一段时间,其电解液已开始泄漏甚至爆炸,那么该电池几乎就修不了了。如果早一点发现问题,就有可能修好。在存储板上,可能需要使用柔性连接线的单股线作为新走线。正如Aubrey所说的,这需要很好的手眼协调能力。

(原文刊登于ASPENCORE旗下EDN姐妹媒体EEWeb,参考链接:How to Master PCB Repairs and Why You Should,由Jenny Liao编译。)

 

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