要如何動手修理印刷電路板(PCB)?怎樣才能掌握這項技能?更重要的是,這項技能對你的職業生涯能帶來什麼好處?對電子工程師來說,有很多好理由應該要能對自己維修PCB的技能充滿自信;對喜歡自己動手修修補補的人以及業餘愛好者來說,一個充分的理由則是──這是更精進自己電子維修技能的第一步。

為什麼要那麼麻煩去學習元件級的PCB電路板維修?難道我們不是已經習慣「壞了就丟掉」,一旦發現電子裝置有毛病就毫不手軟地將它們扔進垃圾桶?

以上是為什麼該學習修理PCB的最重要理由;而只要是對電子有熱情的人,以及希望能重複利用電子裝置或最大化延長其產品壽命的人,都能從發現損壞的銅導線、確定是哪顆電路板零件故障,以及更換那些零件並使PCB復原的過程中,找到很大的滿足感。

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銅導線脫離的PCB。
(圖片來源:要求匿名的一位工程師)

無論是業餘愛好者還是專業人士,要想學習打造與維護自己的設計案和系統,就得瞭解PCB如何運作以及復原;像是以下這些基本電子裝置:

  • 車庫門遙控器;
  • 家庭電影院系統;
  • 電動工具速度控制器;
  • 電視機;
  • 電腦。

電子工程師更應該熟練掌握這種基本技能。無論在消費性或商用領域,都離不開各種複雜的電子裝置,它們大多數都需要PCB,技術人員需要了解如何診斷電路板問題、修復或更換故障零件,才能對各種類型的運算設備與物聯網(IoT)設備進行故障排除。

簡易PCB維修步驟

最常進行的PCB維修,是熱、物理傷害以及零組件承受過高電壓的善後。儘管電路板結構內的玻璃纖維、銅和膠塗層能夠在一定程度上阻止熱量的積聚,但某些PCB的確比其他PCB更容易發生脫層(delamination)和其他與熱有關的症狀。

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零件發生熱損壞的PCB。
(圖片來源:要求匿名的一位工程師)

首先,準備所需工具和其他材料:

  • 尖刀、平頭螺絲刀或很細的砂紙;
  • 銅箔膠帶;
  • 焊槍;
  • 熱風槍;
  • 剪刀或美工刀;
  • 筆;
  • 棉花棒和藥用酒精;
  • 鑷子;
  • 迴紋針。

接著是我們提供的快速指南,可依照以下步驟來讓損壞的PCB恢復正常功能:

步驟1:將損壞的焊墊或零件從PCB移除。先將PCB固定在工作檯上,確保在工作時它不會移動;最好使用膠帶。為了診斷損壞的PCB,有時需要用示波器來探測各個點的訊號強度和波形,測試整個板子的電路連續性。也有時候只需簡單地找出燒毀區域,更換故障的元件、焊墊或導線,並重新與PCB現有的導線接合。

如果你發現PCB上的某個零組件不能正常運作,則可透過下面的簡單步驟取下並更換:

  • 拿起熱風槍並將開關打開;熱風槍要距離故障零件至少6吋(約15公分)。
  • 幾秒鐘後,試著用鑷子把零件拔下來;如果行不通,再加熱幾秒鐘,然後重試一次。

如果PCB焊墊因熱損壞,最好使用尖刀小心地將之移除;你的首要任務是讓板子上沒有任何殘留物,同時盡可能不破壞走線與其他周邊功能。

步驟2:清潔銅線並去除焊料。一旦取下損壞的焊墊之後,繼續以尖刀去除上面的焊料;如果使用刀子不便完成這種比較精細的操作,也可以使用尖頭螺絲刀或細砂紙。無論用哪種工具,最後要讓銅線清潔溜溜、沒有殘餘焊料。

步驟3:將銅箔膠帶貼在電路板走線位置。在移除損壞的銅線並將該區域清理乾淨後,就可以將銅箔膠帶貼在要處理的地方。銅箔膠帶要與現有的導線重疊,並覆蓋在現有的通孔及周圍一部分區域之上。

步驟4:焊接接合點。從這裡開始要仔細將新的銅箔膠帶與準備修復之PCB上的現有導線以焊接接合;以下是一些小撇步以及需要注意的地方: 銅箔膠帶會在焊接溫度下迅速熔化,因此你必須確定可以一次就完成這部份程序再動手。 盡可能用最小的熱度,操作時必須謹慎、快速,減少施加的熱量。

步驟5:恢復PCB通孔。找一個末端是硬鈍頭的東西,例如筆或其他簡單工具,壓在剛剛完成焊接的區域上並用力摩擦,確保銅箔膠帶牢牢地固定在整個焊墊區域;在該區域加熱之後,黏膠應該仍未乾透。使用這種方法能確定通孔的位置,然後用迴紋針或其他類似工具穿孔。

步驟6:把零件放好並進行焊接。如果你有按照以上每一個步驟,PCB的功能應該已經恢復,並可以接受你選擇的新零件了。接下來是你應該很熟悉的焊接零件程序;像之前一樣,你要盡可能少施加熱。剛修好的銅箔膠帶/焊墊與銅線之間的新接合點可能還不太牢固。

步驟7:修剪維修區中多餘的膠帶。用你的剪刀或美工刀,小心地將銅箔膠帶切成適合的尺寸以完成修復。必須注意,剛修好的接合點可能會使PCB恢復功能,但是焊墊、銅導線和接合點再也不如原來那樣結構健全;然而,你賦予了其他很多人會當垃圾丟掉的東西全新生命。

除了合適的工具還需要什麼?

修理PCB是軟、硬功夫的結合,無論你在第一次嘗試時的技巧多麼基本或者是否正確;沒有先後順序,這些功夫包括優良的手眼協調能力、耐心和對細節的關注。歸根究底,最重要的還是練習、練習、再練習。練就修理PCB技能需要投注時間和精力,一旦能掌握這項技能,你就會對電子維修產生更大的興趣,並找到更多機會讓技巧由簡入繁。

本文由Jenny Liao (EDN China)編譯;責任編輯:Judith Cheng

(原文出自EDN姊妹網站,ASPENCORE旗下EEWeb;參考連結: How to Master PCB Repairs and Why You Should,by Kayla Matthew)