5 основных причин выхода из строя электронных печатных плат и методы восстановления

Несмотря на то, что мы настоятельно рекомендуем заказчикам не вскрывать и не пытаться выполнять ремонт сложной электроники самостоятельно, большая часть блоков приходит к нам со следами вмешательства пытливых коллег-инженеров. Поэтому мы подготовили статью, в которой описали, как можно идентифицировать некоторые из наиболее распространенных проблем, связанных с электронными печатными платами, чтобы, если устройство выйдет из строя, вы, по крайней мере, знали, что могло пойти не так, и какие могут быть пути решения проблемы.  

Электронная печатная плата является основным компонентом почти всех электронных устройств. Во всем, кроме простейшей электроники, используется какая-то плата для электрического соединения и механической фиксации всех электронных компонентов устройства. 

Электронные компоненты, в числе которых микросхемы, резисторы, светодиоды, транзисторы, конденсаторы и многое другое, припаяны к контактным площадкам на плате. Современные технологии производства печатных плат позволяют изготавливать их многослойными (до 40 слоев), в зависимости от сложности электронной схемы и конструктивных особенностей устройства.  Стоит отметить, что многослойные платы обеспечивают множество преимуществ, но анализировать и ремонтировать их гораздо сложнее.

«Инженерная компания «555» является первой российской ремонтной организацией, которая имеет сертификат международного стандарта IPC-7711B/7721B. Ремонт по международным стандартам подразумевает высокие требования к оснащенности лабораторий и квалификации персонала. В стандарте также подробно отражены требования для максимально эффективного восстановления современных многослойных электронных плат.

Почему печатные платы выходят из строя?

1. Отказ компонентов

Неисправности самих компонентов являются достаточно частой причиной отказа печатных плат. Фактически, когда нет механических повреждений, но устройство не работает или не включается, практически наверняка, что это связано с выходом из строя одного или нескольких компонентов, находящихся на плате. Это может быть что угодно: от конденсатора или диода до микропроцессора. Если проблема связана с компонентом, который вышел из строя или не работал, возможно, его необходимо заменить. Однако проблема не всегда в неисправных компонентах. Иногда из-за старения, перегрева или скачков напряжения электрическая цепь может нарушиться до такой степени, что перестанет быть проводящей. Также возможно, что один или несколько компонентов полностью отсоединились от платы, и их необходимо заново установить.

Как диагностировать и ремонтировать
Часто, просто открыв устройство, можно увидеть отказавшие компоненты. Их корпус может иметь следы перегрева, быть с трещинами или полностью разрушенным, либо компонент полностью отсоединен от платы и находится внутри корпуса устройства. Казалось бы, что если дело в вышедшем из строя компоненте, то его надо заменить, чтобы плата и устройство заработало. Опять же, процесс ремонта и замены неисправных компонентов лучше доверить профессионалам. Существуют различные приборы для измерения параметров электронных компонентов, различные устройства, с помощью которых можно диагностировать неисправности. Профессиональные устройства, которыми оснащена наша лаборатория, очень недешевы, но они имеют требуемую точность, диапазон измерения и эффективны в использовании. Чтобы заменить неисправный компонент, наши инженеры используют 3-4 канальные паяльные станции. Для работ с BGA компонентами используются инфракрасные паяльные станции и различные устройства для нагрева по площади.

2. Сбой питания

В большинстве случаев сбой питания очень похож на отказ компонента. Основная проблема возникает из-за того, что произошел серьезный сбой питания всей или части платы. Один из компонентов мог быть подвержен воздействию более высокого напряжения, чем обычно, что привело к его перегреву и выходу из строя.  В любом случае, необходимо оценить токи потребления каждого отдельного электронного компонента и суммарного потребления платы.

Как диагностировать и ремонтировать
У всех специалистов, которые занимаются восстановлением печатных плат должны быть необходимые знания, документация и приборы для выявления проблем с завышенным или заниженным током потребления. Это действительно единственный способ диагностировать проблему. Что касается ремонта, лучше всего доверить этот процесс профессионалам. Как правило, требуется замена неисправных компонентов.

3. Повреждение токопроводящих дорожек 

Дорожки на печатной плате - это соединения, состоящие из серебра или меди. Как правило, проблему с дорожками можно увидеть невооруженным глазом, но не всегда. Если дорожка перегорела или механически повреждена, это может вызвать серьезные проблемы с работоспособностью устройства в целом. Некоторые из наиболее распространенных причин повреждений: сильные скачки напряжения или короткие замыкания, загрязнение металлической пылью, перегрев и процесс естественного старения.

Как диагностировать и ремонтировать
При условии, что токопроводящая дорожка не очень тонкая и трудноразличимая, повреждение обычно можно определить визуально. Медь и серебро по своей природе яркие и блестящие, что упрощает идентификацию повреждения. Имейте в виду, что это не всегда так. Чтобы отремонтировать неисправные или поврежденные дорожки, необходимо восстановить соединения с помощью требуемых расходных материалов. Это восстановит нарушенную цепь, и есть вероятность, что устройство опять заработает.

4. Конструктивный дефект

Какими бы умными не были инженеры или разработчики устройства, иногда они могут некачественно сделать свою работу. Нередко бывает, что по какой-либо причине команда разработчиков, например, может сэкономить при разработке платы или подборе необходимых компонентов. Это может привести, например, к работе устройства в условиях повышенного нагрева, что впоследствии приведет к выходу устройства из строя. К сожалению, конструктивные просчеты при проектировании устройства могут привести к нескольким причинам, которые уже описаны выше.

Как диагностировать и ремонтировать
Вы узнаете, что у вас именно эта проблема, если ваше устройство будет продолжать выходить из строя снова и снова, даже после ремонта или обслуживания. Лучшее решение для некачественной электронной платы - полностью заменить ее, прибегнув к помощи квалифицированных инженеров ремонтного центра. Самый простой способ определить плохо спроектированную плату - это количество отказов или проблем после длительного использования. В некоторых случаях это просто означает, что оригинальный производитель использовал дешевые или ненадежные компоненты, но сама плата в порядке.

5. Механические повреждения

Это наиболее понятная причина, когда речь идет о видимых повреждениях печатной платы. Частые причины отказов печатных плат связаны с механическими повреждениями устройства или его внутренних компонентов. Это может быть что угодно, относящееся к механическим повреждениям или удару. Рассматриваемое устройство могло упасть с большой или даже небольшой высоты. Возможно, его толкнули, придавили или ударили другим предметом. Часто мы получаем устройства, которые утопили или перегрели. Также существует вероятность того, что устройство было разобрано по какой-либо причине, в том числе неквалифицированными специалистами, и повреждение произошло непосредственно на плате.

Как диагностировать и ремонтировать
Если плата полностью разрушена, например, если по плате проехал асфальтоукладчик, плата упала с огромной высоты, раскололась или полностью сломалась – в этом случае восстановление невозможно. В большинстве остальных случаев механические повреждения можно устранить. Как правило, это включает в себя восстановление поврежденных токопроводящих дорожек, контактных площадок, межслойных соединений с помощью пайки. Не имея опыта, специального инструмента, расходных материалов и знания технологии восстановления, качественно устранить механические повреждения невозможно.