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如何维修电路板？

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如何维修电路板，相信很多朋友都或多或少有些个人的见解。笔者在此也以抛砖引玉之矢，浅谈个人一些维修心得，旨在同广大维修界朋友共同探讨维修的一些见解。
    1 观察。老生长谈，很多人拿到电路板都在看，看的结果却不一样。高手不仅看电路板的外观，还常常积累一些电路组成，电路板年限，接口外设等经验。有什么好处？维修中可以减少失误，尤其在维修过程中各种方法都使完却没有发现故障时。
    2 观摩。动手之前，一定要对该电路板有很深入的了解和理解。甚至可以借助相机，摄像头等媒介对电路板做外观备份；借助编程器等对电路板软件做数据备份；借助测试仪等对电路板上的器件做电特征数据备份。
    3 了解。详细询问设备管理人员该电路板的详细情况，越详细越好。建立大量的数据再做分析和测试。切忌盲测。
    4 测试。很多人都知道维修的流程。能测的测一遍，不能测的做更换。对于维修界的一些流行做法，笔者不便发表意见。不过维修界都盛传的一种说法是：你能修的我也能，你不行的我头痛。其实综观这两种说法，不难发现，任何结果的产生必然有它的发生原因。如果每一个工程师在测试时都可以做一些必要的分析和数据备份，我想维修一定可以变成简单的工作。
    5 检验。毋庸质疑，这是必须要做的工作，也是最花费时间的工作。千万不要以刚维修过的经验做论点先入为主，更不可有些似似而非的观点留下来。慎终若始，则无败事，这是维修界朋友需要紧记的。
    6 记录。包括电路板的数据备份（比如关键点的波形和IC的电特征数据）和维修书本记录。以备下次维修减少重复劳动。
    相信同行的朋友一定也有很多经验可以分享，希望大家相互探讨，避免一起走弯路。也希望这些经验可以给刚入行的朋友带来一些信心。谢谢！

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PCB设计的基础

印刷电路板（Printed circuit board，PCB）几乎会出现在每一种电子设备当中。如果在某样设备中有电子零件，那么它们也都是镶在大小各异的PCB上。除了固定各种小零件外，PCB的主要功能是提供上头各项零件的相互电气连接。随着电子设备越来越复杂，需要的零件越来越多，PCB上头的线路与零件也越来越密集了。 标准的PCB长得就像这样。裸板（上头没有零件）也常被称为「印刷线路板Printed Wiring Board（PWB）」。 
板子本身的基板是由绝缘隔热、并不易弯曲的材质所制作成。在表面可以看到的细小线路材料是铜箔，原本铜箔是覆盖在整个板子上的，而在制造过程中部份被蚀刻处理掉，留下来的部份就变成网状的细小线路了。这些线路被称作导线（conductor pattern）或称布线，并用来提供PCB上零件的电路连接。
为了将零件固定在PCB上面，我们将它们的接脚直接焊在布线上。在最基本的PCB（单面板）上，零件都集中在其中一面，导线则都集中在另一面。这么一来我们就需要在板子上打洞，这样接脚才能穿过板子到另一面，所以零件的接脚是焊在另一面上的。因为如此，PCB的正反面分别被称为零件面（Component Side）与焊接面（Solder Side）。 
如果PCB上头有某些零件，需要在制作完成后也可以拿掉或装回去，那么该零件安装时会用到插座（Socket）。由于插座是直接焊在板子上的，零件可以任意的拆装。下面看到的是ZIF（Zero Insertion Force，零拨插力式）插座，它可以让零件（这里指的是CPU）可以轻松插进插座，也可以拆下来。插座旁的固定杆，可以在您插进零件后将其固定。 
如果要将两块PCB相互连结，一般我们都会用到俗称「金手指」的边接头（edge connector）。金手指上包含了许多裸露的铜垫，这些铜垫事实上也是PCB布线的一部份。通常连接时，我们将其中一片PCB上的金手指插进另一片PCB上合适的插槽上（一般叫做扩充槽Slot）。在计算机中，像是显示卡，声卡或是其它类似的界面卡，都是借着金手指来与主机板连接的。 
PCB上的绿色或是棕色，是阻焊漆（solder mask）的颜色。这层是绝缘的防护层，可以保护铜线，也可以防止零件被焊到不正确的地方。在阻焊层上另外会印刷上一层丝网印刷面（silk screen）。通常在这上面会印上文字与符号（大多是白色的），以标示出各零件在板子上的位置。丝网印刷面也被称作图标面（legend）。 
单面板（Single-Sided Boards） 
我们刚刚提到过，在最基本的PCB上，零件集中在其中一面，导线则集中在另一面上。因为导线只出现在其中一面，所以我们就称这种PCB叫作单面板（Single-sided）。因为单面板在设计线路上有许多严格的限制（因为只有一面，布线间不能交叉而必须绕独自的路径），所以只有早期的电路才使用这类的板子。 
双面板（Double-Sided Boards） 
这种电路板的两面都有布线。不过要用上两面的导线，必须要在两面间有适当的电路连接才行。这种电路间的「桥梁」叫做导孔（via）。导孔是在PCB上，充满或涂上金属的小洞，它可以与两面的导线相连接。因为双面板的面积比单面板大了一倍，而且因为布线可以互相交错（可以绕到另一面），它更适合用在比单面板更复杂的电路上。 
多层板（Multi-Layer Boards） 

为了增加可以布线的面积，多层板用上了更多单或双面的布线板。多层板使用数片双面板，并在每层板间放进一层绝缘层后黏牢（压合）。板子的层数就代表了有几层独立的布线层，通常层数都是偶数，并且包含最外侧的两层。大部分的主机板都是4到8层的结构，不过技术上可以做到近100层的PCB板。大型的超级计算机大多使用相当多层的主机板，不过因为这类计算机已经可以用许多普通计算机的集群代替，超多层板已经渐渐不被使用了。因为PCB中的各层都紧密的结合，一般不太容易看出实际数目，不过如果您仔细观察主机板，也许可以看出来。 

我们刚刚提到的导孔（via），如果应用在双面板上，那么一定都是打穿整个板子。不过在多层板当中，如果您只想连接其中一些线路，那么导孔可能会浪费一些其它层的线路空间。埋孔（Buried vias）和盲孔（Blind vias）技术可以避免这个问题，因为它们只穿透其中几层。盲孔是将几层内部PCB与表面PCB连接，不须穿透整个板子。埋孔则只连接内部的PCB，所以光是从表面是看不出来的。 

在多层板PCB中，整层都直接连接上地线与电源。所以我们将各层分类为信号层（Signal），电源层（Power）或是地线层（Ground）。如果PCB上的零件需要不同的电源供应，通常这类PCB会有两层以上的电源与电线层。

因为电子工程师和PCB工程师对PCB的理解不一样，由PCB工厂转换出来的GERBER文件可能不是您所要的，如您在设计时将元件的参数都定义在PCB文件中，您又不想让这些参数显示在 PCB成品上，您未作说明，PCB厂依葫芦画瓢将这些参数都留在了PCB成品上。这只是一个例子。若您自己将PCB文件转换成GERBER文件就可避免此类事件发生。

GERBER文件是一种国际标准的光绘格式文件，它包含RS-274-D和RS-274-X两种格式，其中RS-274-D称为基本GERBER格式，并要同时附带D码文件才能完整描述一张图形；RS-274-X称为扩展GERBER格式，它本身包含有D码信息。常用的CAD软件都能生成此二种格式文件。

如何检查生成的GERBER正确性？您只需在免费软件Viewmate V6.3中导入这些GERBER文件和D码文件即可在屏幕上看到或通过打印机打出。

钻孔数据也能由各种CAD软件产生，一般格式为Excellon，在Viewmate中也能显示出来。没有钻孔数据当然做不出PCB了。

    常规应用热风整平技术的PCB生产过程一般要很多道工序，而采用喷墨打印技术只需六道左右工序：CAD布图——钻孔——前处理——喷墨印制——固化。除了工序短以外，还有以下主要优点：不用掩模、十分灵活、几乎无三废、线条精细、可适用于刚性板和挠性基体、可用卷到生产方式、能高度自动化、多喷头并行动作可获得高生产能力、可用于三维封装、可实现有源和无源等功能件的集成。同时由于金属纳米材料的低熔点，使得金属线条固化温度有望低至200℃-300℃。报告中提到阻焊剂喷墨打印的例子，用的机器有15个打印头和256个喷嘴，打印一块（457mm×610mm）的面积的阻焊剂＜60秒。如今台式打印机墨液体积已达到1/10皮升，频率可达40000次/秒，打印速度﹥35页/分，这次机器价格已大幅下降，所有这些使打印印制电路成为可能。由于可以喷墨打印各种无机、有机材料，因此各种电子功能结构材料可以通过打印集成于电路板之中。除了电极以外还可打印制作晶体管、电感、电容、电阻、电池等功能组件。从而使印制电子电路可发展成为一种全印制电子加工过程，一种崭新的加工工艺。可用于显示器、信号板、传感器、光电池等方面。正由于这种新工艺的优越性和日益接近产业化的背景，由IDTechEX公司举办的国际交流会不断，2007年9月刚在日本东京举办了亚洲PrintedElectronicsConference。2007年11月12-15日在美国加州又举行了PrintedElectronics大师论坛交流展示会，从会上传来的信息看出，国际上诸多大公司均涉足这个领域，日本的三菱、索尼、德国的BASF、韩国三星都在这方面有很多研究成果展示和报告。虽然注册费高达3000多美元，但参会者均达数百人。2008年4月8-9日又将在德国德累斯顿举行欧洲PrintedElectrincs交流会。正是由于这是一种触手可及的、可使包括印制电路制造技术发生重大突破的工艺技术，提供了极为诱人的应用前景，国际跨国公司才会蜂拥而至，这里蕴藏着极大的商机。

    全印制电子技术由于可提供非常价廉、灵活、一次性电子电路的潜力，这项技术不仅能提升某些传统行业，如PCB行业生产技术水平，而且还有可能开辟一大片新的应用领域和新的市场。国外厂商已经在电子标签，OLED等光电元件上取得了应用，例如首张用印制技术生产可移动彩色显示屏|显示器件已成功用于15000张情人卡上，这种显示屏每平方米的价格可望降到3美分。IDTechEx公司发布信息称，2016年采用全印制电子技术的RFID的世界市场将达百亿美元。CarylHolland公司估计，今后20年内全印制电子的市值将达3000亿美元。

    PrintedElectronics或PrintableElectronics的术语出现仅有几年时间，有专家建议用全印制电子来描述这一新技术。

　　我们都知道即使硅片百分之百完美，如果芯片到芯片通信链接的任何一个元件（比如封装，连接头或电路板）损坏，目标系统可能仍然不能正常工作。许多封装、连接器和PCB供应商也许被系统设计师追逼着控制他们的加工容差。

　　但是，除非所有供应商一致加强规范，例如一个有正负5%容差的连接器对PCB正负10%容差的系统可能收效不大。为了优化系统设计，设计师需要研究每个元件的因果关系。迄今为止，我们没有DFM工具来处理诸如此类的设计问题。

　　在预布局设计阶段，高速系统或信号完整性工程师通常只能进行有限的Spice仿真。为确保系统工作正常，需要对能覆盖所有加工容差的边界情形进行仿真。

　　例如，PCB内的金属线宽变化、介电堆叠高度、介电质常数和损耗正切值全部都能影响阻抗和衰减。然而，仅有较大规模公司的工程师才可能有资源来定制自有的脚本，来进行上千次仿真工作，然后再对结果进行处理。即便这样，对哪种变量进行扫描仍然没有定义完好的标准。

　　最明显缺乏的是封装和连接器的边界模型。对于高速设计，这些模型只能通过与频率相关的S参数来精确定义。然而，极少有供应商提供好的S参数模型，更不用说在宽范围频率内的边界模型了。

　　在后布局验证阶段，需要进行复杂PCB的精确提取和仿真，以计算详细的转角和弯曲。可是，几乎没有工具可用。

　　很明显，需要通用的PCB设计和验证方法。那么，我们需要些什么呢？

　　让我们关注两大领域。对预布局设计，举例来说，最好有GUI驱动的线路图输入编辑器，使设计师能容易地输入每个元件的变化，仿真并处理结果，报告每个变量的产生和影响。

　　对后布局验证，DFM工具需要能自动调整版图以覆盖边界情形，采用快速的全波提取器来提取寄生参数，在电路仿真中用I/O晶体管边界模型仿真。

　　只有当设计师在设计和验证内都考虑了工差，他们才能说做了可制造性设计。只有当工具供应商认识到芯片只是子系统——比如PCB——的一部分，那么DFM最终才能与开发终端产品的客户真正相关起来。

PCB是英文(Printed Circuie Board)印制线路板的简称。通常把在绝缘材上，按预定设计，制成印制线路、印制元件或两者组合而成的导电图形称为印制电路。而在绝缘基材上提供元器件之间电气连接的导电图形，称为印制线路。这样就把印制电路或印制线路的成品板称为印制线路板，亦称为印制板或印制电路板。

    PCB几乎我们能见到的电子设备都离不开它，小到电子手表、计算器、通用电脑，大到计算机、通迅电子设备、军用武器系统，只要有集成电路等电子无器件，它们之间电气互连都要用到PCB。它提供集成电路等各种电子元器件固定装配的机械支撑、实现集成电路等各种电子元器件之间的布线和电气连接或电绝缘、提供所要求的电气特性，如特性阻抗等。同时为自动锡焊提供阻焊图形；为元器件插装、检查、维修提供识别字符和图形。

PCB是如何制造出来的呢？我们打开通用电脑的健盘就能看到一张软性薄膜（挠性的绝缘基材），印上有银白色（银浆）的导电图形与健位图形。因为通用丝网漏印方法得到这种图形，所以我们称这种印制线路板为挠性银浆印制线路板。而我们去电脑城看到的各种电脑主机板、显卡、网卡、调制解调器、声卡及家用电器上的印制电路板就不同了。它所用的基材是由纸基（常用于单面）或玻璃布基（常用于双面及多层），预浸酚醛或环氧树脂，表层一面或两面粘上覆铜簿再层压固化而成。这种线路板覆铜簿板材，我们就称它为刚性板。再制成印制线路板，我们就称它为刚性印制线路板。单面有印制线路图形我们称单面印制线路板，双面有印制线路图形，再通过孔的金属化进行双面互连形成的印制线路板，我们就称其为双面板。如果用一块双面作内层、二块单面作外层或二块双面作内层、二块单面作外层的印制线路板，通过定位系统及绝缘粘结材料交替在一起且导电图形按设计要求进行互连的印制线路板就成为四层、六层印制电路板了，也称为多层印制线路板。现在已有超过100层的实用印制线路板了。

文章整理：龙人pcb抄板专家（pcblr）

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