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Solución de problemas de PCB: guía definitiva sobre el propósito y el objetivo de problemas

Solución de problemas de PCB

En la resolución de problemas de PCB, es común que una fracción de los PCB fabricados falle en las pruebas de control de calidad. Por lo tanto, la solución de problemas de PCB suele ser la única forma de salvarlos. La resolución de problemas de PCB es, por lo tanto, una medida crucial de ahorro de costos para la fabricación de componentes electrónicos de PCB.

Sin embargo, a veces, puede ser más fácil o más económico deshacerse del dispositivo defectuoso o reemplazarlo por uno nuevo. Eso plantea muchas preguntas sobre el alcance de la resolución de problemas de PCB.

Para empezar, su experiencia con la resolución de problemas puede determinar lo que puede lograr con la resolución de problemas de PCB. Aquellos que se encuentran cerca del origen de la curva de aprendizaje tendrán más dificultades para trabajar con las opciones de solución de problemas de PCB.

Este dossier es una primicia de resolución de problemas de PCB, para ayudarlo a facilitar su camino a través de la curva de aprendizaje. Revela información sobre el alcance de la resolución de problemas, para ayudarlo a tomar las decisiones correctas sobre una PCB defectuosa.

Solución de problemas de PCB

Solución de problemas de PCB

Descripción general de la resolución de problemas de PCB

La calidad de un dispositivo PBC depende del grado de precisión con el que prescinde de sus funciones. Pero las aportaciones humanas en sus procesos de fabricación pueden engendrar caballos de Troya.

Los errores humanos puros suelen ser la causa fundamental de los defectos en los PBC. Algunos de estos errores incluyen componentes mal soldados, el uso de voltajes inapropiados, etc. Sin embargo, hay una serie de otros defectos que no son el resultado directo de un error humano, como la degradación de los componentes.

Pero una cosa común acerca de ambos conjuntos de errores es que la mayoría de estos defectos suelen ser difíciles de descifrar. En tales casos, las técnicas de resolución de problemas le ayudarán a obtener información.

Solución de problemas de PCB

El alcance de los problemas que aborda la solución de problemas de PCB

Las operaciones de la electrónica de PCB giran en torno a la electricidad, que es el flujo de electrones de un nivel a otro. Las funciones de la electrónica de PCB se basan en la regulación de voltaje y corrientes dentro de la placa de circuito.

Los elementos que imbuyen a una PCB electrónica con tales atributos regulatorios incluyen resistencias, condensadores, inductores y cableado soldado. Sin embargo, los daños debidos a picos de voltaje y torrentes de sobrecorriente pueden interrumpir el patrón de flujo de electrones en la placa.

La mayoría de los defectos resultantes de tales interrupciones se conocen como fallas intermitentes.

Factores que determinan qué técnica de resolución de problemas es la más efectiva en un caso dado

El número de capas, el tamaño, la gama de componentes, etc., influyen en la viabilidad de una técnica de resolución de problemas de PBC utilizada. Las placas altamente sofisticadas probablemente requerirán que resuelva los problemas con un equipo especial.

Sin embargo, el equipo eléctrico básico le ayudará a solucionar con éxito los PBC la mayor parte del tiempo. Esto se debe a que, en general, los PBC son bastante fáciles de solucionar. Por lo tanto, le resultará fácil solucionar los problemas de un PBC promedio sin el uso de herramientas avanzadas.

Una de las herramientas más dinámicas para solucionar problemas de PCB es el multímetro. Sin embargo, en casos muy complejos, es posible que deba utilizar equipos avanzados como un analizador lógico, un osciloscopio y un medidor LCR.

Estas herramientas revelan información sobre los comportamientos operativos y el mapeo de una PCB.

¿Está interesado en aprender más sobre cómo las herramientas de resolución de problemas revelan el mapeo y las operaciones de PBC? El próximo capítulo profundiza en esto.

Mapeo y resolución de problemas de PCB

La importancia del mapeo de PCB en la resolución de problemas de PCB

Una placa de circuito impreso típica consta de una red de trazas de cobre y aislantes que conectan grupos de componentes en una placa de circuito. Una de las razones por las que algunas placas de circuito impreso son más fáciles de solucionar que otras es la disponibilidad del esquema de la placa de circuito impreso.

Es más fácil solucionar problemas de una PCB si ya tiene una comprensión clara de su flujo actual, señales y trazas. Es esencial que sepa qué condensador se empareja con qué resistencia solucionar el problema.

Comprender la posición del divisor de voltaje, el filtro y el estrangulador en la PCB también es esencial, pero si no comprende la configuración de una PCB, lo mejor es solucionar problemas comenzando con los conectores.

Los conectores son la interfaz desde la cual las entradas erróneas del entorno externo llegan a la PCB. Tales entradas erróneas pueden resultar en picos de voltaje, torrentes de sobrecorriente y similares. Sin embargo, debe estar bien versado en el mapeo de una PCB para solucionar problemas sin acceso a los esquemas de la placa. Si no es así, puede llevar mucho tiempo rastrear la configuración de la PCB.

Solución de problemas de PCB

Cómo trazar un PCB

Una forma de comenzar a solucionar problemas sin comprender los esquemas de la PCB es utilizar sondas multimétricas estándar. Sin embargo, esto puede resultar tedioso, ya que deberá probar cada junta de soldadura con la sonda del multímetro.

Sin embargo, una forma más natural de rastrear la PCB es utilizando un trozo de aluminio. Esta técnica le permite buscar conexiones PBC en un área más amplia por tiempo, minimizando el tiempo y los esfuerzos. Para hacer esto, necesita un multímetro, cables con pinzas de cocodrilo, un trozo de papel de aluminio y un cortador de cables.

Comience pelando 2 cm del cable en un extremo y 4-5 cm en el otro extremo. Envuelva el trozo de papel de aluminio alrededor del alambre. Luego, conecta el cable de la lámina al cable del multímetro. Envuelve el papel de aluminio alrededor de uno de tus dedos y luego toca el segundo cable del multímetro con ese dedo.

Sería útil si estuviera obteniendo una medición de resistencia de 0 ohmios. Sin embargo, si la lectura es superior a 15-20 ohmios, debe realizar la operación de frustrado nuevamente.

Después de completar con éxito, use la sonda del multímetro para tocar el tablero en un lugar a la vez. Por lo tanto, coloque su dedo sobre la lámina y toque la parte soldada del ensamblaje. De esta manera, puede cubrir rápidamente más áreas. Cuando el multímetro emite un pitido, significa que ha encontrado una pista que conecta los componentes.

Ahora que sabe mucho sobre el mapeo de PCB, debe estar preparado para aprender los pasos de solución de problemas. 

Cómo solucionar problemas

Estos son algunos de los pasos cruciales que debe seguir primero al solucionar problemas de un PBC:

Inspección visual

Realice una inspección visual del tablero para identificar componentes quemados, grietas y juntas secas. Esta es una de las formas más fáciles de solucionar problemas sin energía.

Una buena lupa es una herramienta crucial para la inspección visual, ya que puede haber pequeños daños físicos.

Obtendrá más información sobre la inspección visual en los capítulos siguientes.

Inspección visual

Inspección física de la fuente de alimentación

Si la inspección visual no da lugar a ningún hallazgo significativo, es hora de comprobar la fuente de alimentación. Debe asegurarse de que el circuito integrado (IC) reciba los niveles adecuados de la fuente de alimentación.

Niveles inapropiados de suministro de energía al IC pueden causar sobrecalentamiento o sobrecarga en la placa. Puede rastrear fácilmente dónde los altos voltajes podrían haber causado daños simplemente tocando la superficie y los componentes del PBC.

Al tocar varias partes del circuito, también altera la impedancia del circuito. Entonces, dado que esto altera el comportamiento del sistema, puede ayudarlo a rastrear las partes que necesitan capacitancia adicional.

Puede usar aire comprimido en lata para enfriar un punto de acceso y probar si el componente está funcionando correctamente. Sin embargo, debe tomar algunas precauciones al hacer esto.

Una precaución que debe tomar durante la inspección física es asegurarse de tocar el PBC con una mano cada vez. Eso evita que las sacudidas eléctricas lleguen al corazón y provoquen descargas mortales. Una buena práctica es mantener una mano en el bolsillo mientras toca un circuito en vivo.

Otra precaución crítica es bloquear cualquier camino potencial al suelo para que la corriente evite choques. Estos caminos incluyen sus pies descalzos, así como una correa de conexión a tierra no resistente.

Prueba explícita de componentes

Esa es la etapa de la resolución de problemas en la que deberá comenzar a utilizar herramientas de prueba. Primero, debe medir los voltajes de la fuente de alimentación en toda la placa.

Luego, mida los voltajes en varias partes del circuito para identificar cualquier parte con voltajes inapropiados. El diagrama del circuito será útil en esta etapa.

Ahora que conoce algunos de los pasos necesarios para solucionar problemas de PBC, es posible que desee saber cuál es el mejor paso. Descubra los mejores pasos para la resolución de problemas de PBC en el siguiente capítulo.

Prueba explícita de componentes

Las mejores formas de solucionar problemas de PCB

Análisis nodal

La mejor técnica de resolución de problemas de PCB es probar los componentes mediante análisis nodal. Esta técnica le permite probar PCB sin encender la placa. Solo necesita aplicar energía al componente particular que desea probar por vez. El objetivo es medir el voltaje aplicado y la respuesta de corriente del componente.

El análisis nodal implica medir sistemáticamente los voltajes en nodos específicos para compararlos con el voltaje de un nodo de referencia. Este nodo de referencia se selecciona aleatoriamente entre los distintos nodos de la placa. La técnica implica aplicar el KCL para determinar la diferencia entre los voltajes de los nodos en términos de corrientes de rama.

La diferencia entre los voltajes nodales está determinada por un sistema de ecuaciones que describen las operaciones del circuito. Puede determinar rápidamente la respuesta actual en un nodo una vez que haya descubierto la ecuación.

Habrá un total de N-1 ecuaciones independientes que producirán voltajes de nodo, ya que un nodo sirve como nodos de referencia. Luego, puede aplicar la ley de ohmios a los voltajes de nodo medidos para descifrar las corrientes en el circuito.

Análisis nodal

Cómo implementar el análisis nodal

  1. Identifique el número de nodos, luego elija y etiquete el nodo de referencia. La regla general es seleccionar un nodo que conecte el número más significativo de elementos o fuentes de voltaje o nodo asimétrico.
  2. Asigne cada uno de los voltajes desconocidos de un nodo con una variable. Entonces exprese el voltaje desconocido a los voltajes conocidos.
  3. Escriba ecuaciones que expresen el valor de las fuentes secundarias con respecto a los voltajes de los nodos.
  4. Escriba una ecuación KCL para cada nodo reduciendo la corriente de salida del nodo a cero. La KCL sostiene que la suma algebraica de todas las corrientes que entran y salen de un nodo es igual a cero. Utilice el KCL para determinar las variables desconocidas.

5. Para fuentes de voltaje entre dos voltajes desconocidos, combine los dos nodos en un supernodo y exprese en una sola ecuación. 

Problemas de PCB y cómo solucionarlos

Los errores son casi inevitables en los procesos de diseño y fabricación de los PBC. Sin embargo, estos problemas son problemas comunes que puede resolver rápidamente. A continuación, se muestra un resumen de los tres problemas más comunes y cómo puede superarlos:

Separación de cobre a borde defectuosa

El cobre tiene excelentes propiedades conductoras. Sin embargo, generalmente está recubierto con otros materiales porque es fácilmente susceptible a la corrosión y al desgaste.

Sin embargo, durante el recorte, es posible que se afeite el revestimiento de un accesorio de cobre que está cerca del borde. Puede resultar en numerosos defectos en el PBC electrónico. Esta exposición puede incluso conducir a descargas eléctricas.

choques cuando alguien toca la PCB directamente.

Una forma sencilla de solucionar este problema es asegurarse de que haya un espacio adecuado entre el cobre y los bordes de la placa. Este espacio se conoce como espacio libre de cobre a borde o de placa a borde.

Interferencia electromagnética de las operaciones del relé enano

Los PBC producen descargas de arco al cortar corrientes elevadas, y eso da lugar a relés enanos que producen interferencias electromagnéticas. Esta interferencia puede hacer que una CPU se reinicie con frecuencia, así como decodificadores que producen señales incorrectas.

Puede resolver este problema mejorando las capacidades antiinterferentes de la CPU o reduciendo la fuente de la interferencia.

Trampas de ácido

Los ácidos llenan los ángulos agudos en un PBC durante el proceso de grabado. Los ácidos atrapados pueden corroer las tablas y causar defectos. Las trampas de ácido son muy comunes y, por lo general, son uno de los principales errores que se solucionan con una verificación de DFM. 

Técnicas de resolución de problemas de PCB

Inspección visual

Es una de las técnicas de resolución de problemas de PCB más cómodas y efectivas. Gira en torno a la búsqueda de marcas de quemaduras marrones que resultan de componentes sobrecalentados.

La inspección visual también tiene como objetivo identificar uniones de soldadura pésimas. Una buena junta de soldadura suele verse lisa y brillante. Articulación de aspecto opaco puede ser indicativo de una articulación seca. Una junta seca provoca un contacto débil en la junta de soldadura, alterando la conducción del circuito.

Inspección visual

A veces, la articulación seca y las marcas de quemaduras pueden ser invisibles a simple vista. Una lupa puede ayudarlo a identificar daños que eluden a simple vista. Una lupa es, por lo tanto, una herramienta esencial para la resolución de problemas de PBC.

Comparación de placas de circuito

Esta es otra técnica de resolución de problemas de PCB rápida pero muy eficaz. Implica una comparación rápida de las placas de circuito defectuosas con las buenas. Esta comparación generalmente se hace inspeccionando los puntos de referencia tanto de la placa de circuito defectuosa como de la primera usando un multímetro y luego comparando los valores obtenidos.

Prueba de componentes discretos

Esa es una de las técnicas de resolución de problemas de PCB más efectivas porque implica probar cada componente. Estos componentes incluyen el condensador, la resistencia, el LED, el diodo y otros componentes activos discretos.

Puede utilizar un multímetro o un medidor LCR para esta técnica de resolución de problemas. El método de análisis nodal descrito anteriormente es también otra variación de esta técnica.

El objetivo es identificar componentes con valores superiores a su valor de componente declarado. Estos valores más altos suelen producirse como resultado de un sobrecalentamiento, una soldadura deficiente o un defecto inerte en el componente.

Sondeo de señal

Esta técnica requiere una comprensión clara del circuito para identificar el punto de prueba de la señal e interpretar los resultados. El sondeo de señales generalmente involucra pruebas de voltaje que involucran el uso de un multímetro de mano, así como la captura de formas de onda que involucra el uso de un osciloscopio.

En la prueba de voltaje, un nivel de voltaje más bajo indica una fuga en el circuito integrado. La captura de forma de onda, que muestra cómo cambian las señales, le proporciona más información que la prueba de voltaje.

Ahora sabe mucho sobre las técnicas de resolución de problemas de PCB más utilizadas. Sin embargo, ¿qué se puede lograr con toda la información? 

Conclusión

La resolución de problemas de PCB requiere atención al detalle, determinación y enfoque. El método y las herramientas de resolución de problemas más eficaces dependen del nivel de complejidad de la PCB y de su experiencia.

Con una amplia experiencia, puede solucionar rápidamente problemas de casi cualquier tipo de PCB sin utilizar herramientas avanzadas. Sin embargo, si carece de las herramientas o la experiencia para solucionar problemas de una PCB, es esencial ponerse en contacto con expertos en el campo para no causar más daños.

Hommer Zhao
Olá, sou o Hommer, fundador do WellPCB. Até agora, temos mais de 4.000 clientes em todo o mundo. Qualquer dúvida pode ficar à vontade para entrar em contato comigo. Desde já, obrigado.

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