機能しない回路やパフォーマンスが低い回路のトラブルシューティングを行う場合、エンジニアは多くの場合、シミュレーションやその他の解析ツールを実行して、回路図レベルで回路を検討できます。これらの方法で問題が解決しない場合、たとえ優秀なエンジニアでも困惑したり、イライラしたり、混乱したりする可能性があります。私もこの痛みを経験しました。同じような行き詰まりを避けるために、シンプルだが非常に重要なヒントを紹介しましょう。それは、清潔な状態を保つことです。
それはどういう意味ですか？とはいえ、PCB が適切に清潔に保たれていない場合、PCB の組み立てまたは変更中に使用される特定の材料は、回路の機能に重大な問題を引き起こす可能性があります。この現象に関する最も一般的な問題の 1 つはフラックスです。
図 1 は、過剰な量のフラックス残留物を含む PCB を示しています。
フラックスは、コンポーネントを PCB にはんだ付けする際に使用される化学薬品です。しかし、残念なことに、はんだ付け後にフラックスを除去しないと、フラックスが PCB の表面絶縁抵抗を低下させ、プロセス中の回路性能に重大な低下を引き起こす可能性があります。
図2
図 2 は、フラックス汚染の結果を実証するために使用したテスト回路です。 2.5V 基準電圧によって起動される平衡ホイートストン ブリッジ ネットワークは、高インピーダンス ブリッジ センサーをエミュレートします。差動ブリッジ センサー出力 VIN+ - VIN- は、101V/V のゲインで INA333 に接続できます。理想的な世界では、ブリッジは平衡状態にあるため、VIN+ - VIN- = 0V になります。ただし、磁束の汚染により、実際のブリッジ センサーの電圧が時間の経過とともにゆっくりとドリフトする可能性があります。
このテストでは、組み立て後、さまざまなレベルのクリーニング後の 1 時間の VIN と VOUT の変化も記録しました。
1.清潔ではありません。
2.手洗いして自然乾燥させてください。
3.超音波洗浄、自然乾燥、ベーキング。
図3
図 3 からわかるように、磁束の汚染はブリッジ センサーの出力性能に重大な影響を与えます。クリーニングまたは手動クリーニングを行わないと、1 時間の安定化時間を経ても、ブリッジ センサーの電圧は予想電圧の約 VREF/2 に達しませんでした。さらに、洗浄されていない回路基板は、外部ノイズの収集が顕著になります。超音波バスで洗浄し、完全に乾燥させた後、ブリッジ センサーの電圧は非常に安定しました。
図4
1.未洗浄のボードは、DC エラー、長いセトリング時間、および深刻な外部ノイズの拾いを示しました。
2.手動でクリーニングされた回路基板には、奇妙な超低周波ノイズが発生します。ついに原因が分かりました。それは試験施設内の空調ループでした。
3. 予想どおり、適切に洗浄され乾燥されたボードは非常に良好に動作し、テスト中のどの時点でもドリフトは発生しませんでした。
要約すると、不適切なフラックス洗浄は、特に高精度 DC 回路において重大な性能低下を引き起こす可能性があります。すべての手で組み立てられた PCB または修正された PCB と同様に、最終洗浄には必ず超音波バス (または同様の方法) を使用してください。組み立てて洗浄した PCB を、エアコンプレッサーを使用して自然乾燥させた後、少し高めの温度でベーキングして残留水分を除去します。通常は70℃で10分焼きます。
この簡単な「清潔に保つ」ヒントは、トラブルシューティングに費やす時間を大幅に短縮し、優れた高精度回路の設計により多くの時間を費やすのに役立ちます。
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投稿時刻: 2024 年 4 月 17 日