טעות בתכנון PCB יכולה לעלות הרבה כסף ולגרום לעיכובים רציניים, אך כשמדובר בלוחות בודדים, לפעמים אפשר להציל את המצב בעזרת קצת כירורגיה עדינה. הנה דוגמה טרייה.

לפני ימים ספורים הגיעה לידיי חבילה מ-PCBWay, ובה תריסר לוחות PCB קטנים שתכננתי. זו כשלעצמה לא תקרית עד כדי כך יוצאת דופן, אלא שהפעם היו אלה לוחות בעלי ארבע שכבות, וזו הייתה הפעם הראשונה שעשיתי כאלה. כבר זמן רב רציתי לחצות את גבול שתי השכבות, ובמקרה זה, דרישות הלקוח מבחינת גודל הלוח לא הותירו בכלל אפשרות אחרת.

את התכנון ביצעתי בתוכנת KiCAD, והוא היה קל ופשוט יותר ממה שחשבתי. גם קובצי הייצור הופקו והתקבלו אצל הסינים בלי בעיה, ובסופו של דבר הסתבר שכמעט הכול היה מושלם… חוץ מפאשלה אחת מביכה. הסתכלו על המפסק בתמונה הבאה. זהו מפסק SP3T, או במונחי יומיום "כניסה אחת ושלוש יציאות". האם תוכלו לזהות מי מארבעת הפינים בדגם הזה הוא הכניסה ומי היציאות?

אם חשבתם (כפי שהשכל הישר אומר וכפי שאני חשבתי) שהרגל הבודדת והרחוקה היא הכניסה – טעיתם. בפועל זו אחת מהיציאות, ואילו הרגל הקרובה אליה מבין השלישייה שבצד היא הכניסה האמתית. כשתכננתי את הלוח לא הסתכלתי מספיק בחשדנות על ה-Datasheet של המפסק, וכך יצא שב-PCB שלי – אחרי שכבר הלחמתי את כל הרכיבים והתחלתי בבדיקות – המפסק לא ביצע את התפקיד שיועד לו. למזלי החיבורים היו כאלה, שהוא גם לא קיצר או שרף שום דבר. אז דבר ראשון לפני שאשכח תיקנתי את התכנון ב-KiCAD, למען דורות הייצור הבאים. אבל מה עושים עם הלוחות הקיימים? הלקוח כבר רוצה לקבל את האבטיפוסים שלו, ולהזמין לוחות חדשים זה עוד עשרות דולרים, ושבוע או יותר המתנה.

בתכנון שלי השתמשתי במפסק בצורה "הפוכה", כאמצעי לנתב כל אחת משלוש כניסות שונות אל יציאה אחת ויחידה. הרגל הבודדת (שחשבתי שהיא ה"יציאה" שלי) התחברה מצד אחד – דרך נגד גדול – לאדמה, ומצד שני לפין קלט של מיקרו-בקר. שני החיבורים האלה היו למזלי בשכבה חיצונית וגלויה לעין. הרגל השנייה של המפסק, שחשבתי שהיא אחת מהכניסות, בכוונה לא הייתה מחוברת לכלום. אם כך, כדי להשמיש את הלוחות התקולים, צריך בעצם להחליף בין שתי הרגליים האלה: לנתק את הבודדת, ולהעביר את החיבורים שלה לרגל הסמוכה. [עריכה מאוחרת: למעשה, במקרה ספציפי זה הניתוק היה מיותר – ראו בתגובות אחרי הפוסט!]

השלב הראשון היה לשלוף את המפסק ממקומו. זה היה שלב לא נוח ודי מסוכן לרכיבים האחרים, אך בסופו של דבר, עם אקדח אוויר חם ובנשימה עצורה, הצלחתי. כעת, בעזרת איזמל יצירה חד מאוד, ניתקתי את ה-trace שהוביל מהנגד לרגל השגויה (וידאתי שהוא מנותק לגמרי בעזרת מולטימטר), ובגירוד עדין חשפתי קצת מהנחושת ב-trace שהוביל מאותה רגל אל המיקרו-בקר. את ה-trace הזה לא היה צריך לנתק לגמרי, כי מבחינת תפקוד המפסק בסופו של דבר אין לזה השפעה וחשיבות.

לקחתי קטע מהחוט הכי עדין שיש לי – חוט נחושת מבודד בקוטר 0.1 מ"מ – ובעזרת מלחם לוהט הסרתי ממנו את הבידוד. חתכתי אותו לחצאים, אחד מהם הלחמתי לנגד ואחד לאזור הנחושת החשוף שעל ה-trace, ואת הקצוות של שניהם השחלתי לתוך החור הנכון ב-footprint של המפסק. כאשר ניקיתי את הלוח, החזרתי את המפסק למקומו והלחמתי את הרגליים שלו, הבדיל "תפס" את קצוות החוטים החופשיים ויצר את המגע היציב הדרוש.

וזה בעצם כל מה שנדרש. במבט מבחוץ כמעט בלתי אפשרי לראות שהלוח עבר ניתוח, המפסק מתפקד כפי שרציתי, ובדקות עבודה ספורות על כל לוח (חייבים לציין שהמיקרוסקופ עזר כאן מאוד) חסכתי את כל ההוצאות והעיכובים של ייצור לוחות חדשים. כפי שאמרו חכמים, כל עוד המלחם דולק אפשר לתקן… מה שחשוב, כפי שציינתי בהתחלה, זה לתפוס טעויות כאלה כבר בשלב האבטיפוס, כי לזרוק לפח או לתקן הזמנה של מאות ואלפי לוחות זה כבר סיפור אחר לגמרי.

זהו בינתיים – עד הפאשלה הבאה!