由于多種原因，PCB 故障可能發(fā)生在元件之間的電氣連接中。例如，PCB 的運(yùn)行速度顯著提高，導(dǎo)致 PCB 布局更加復(fù)雜，電路更加密集。結(jié)果，出現(xiàn)了許多制造問(wèn)題，這被認(rèn)為是PCB制造商面臨的一個(gè)大問(wèn)題。

本文將討論P(yáng)CB故障的常見(jiàn)原因，PCB電路設(shè)計(jì)中的短路保護(hù)，以及如何避免這兩者。此外，我們還提供了有關(guān)在 PCB 電路設(shè)計(jì)中防止短路以及設(shè)計(jì)人員如何降低 PCB 短路保護(hù)可能性的簡(jiǎn)要指南。

一、印制電路板故障的常見(jiàn)原因

1.1短路保護(hù)——電路板燒毀

在生產(chǎn)階段，PCB 通常會(huì)經(jīng)歷涉及施加高溫的各種制造步驟。重要的是不要將 PCB 暴露在極端溫度下，因?yàn)檫@可能會(huì)對(duì)電路的電子元件造成嚴(yán)重?fù)p壞。集成到 PCB 中的每個(gè)電子元件都有特定的溫度可以承受而不會(huì)被燒毀。這些組件很容易因不受控制的溫度而損壞。另一件要記住的是，每個(gè)組件周?chē)紤?yīng)該有足夠的空間，以避免過(guò)熱引起的燃燒。    

1.2 短路保護(hù)——劣質(zhì)元件

需要在有限的時(shí)間內(nèi)生產(chǎn)大量微電子部件，這使得確保 PCB 部件的高可靠性具有挑戰(zhàn)性。PCB 的明顯制造缺陷是連接故障、殘留助焊劑和不良焊接，這可能是以后麻煩的根源。這通常讓 PCB 制造商別無(wú)選擇，只能增加他們的驗(yàn)證技術(shù)以保證高質(zhì)量的最終產(chǎn)品。

1.3 短路保護(hù)——環(huán)境因素

如前所述，PCB 包含通常尺寸較小的電子元件。此外，這些電子元件（例如，IC）對(duì)周?chē)h(huán)境很敏感，并且容易受到溫度、濕度和灰塵水平的不可預(yù)見(jiàn)的變化的影響。例如，意外的溫度變化可能會(huì)導(dǎo)致PCB 板和焊接點(diǎn)被包裹。過(guò)多的灰塵將使 PCB 無(wú)法適當(dāng)冷卻，從而導(dǎo)致過(guò)熱問(wèn)題。     

1.4 短路保護(hù)——電鍍空洞

為了實(shí)現(xiàn)功能強(qiáng)大和高速的產(chǎn)品，PCB 制造商更喜歡使用具有許多組件的多層 PCB。多層PCB在電子系統(tǒng)中起著關(guān)鍵作用；我們可以將其視為多個(gè) PCB 連接在一起。通常，我們通過(guò)鍍通孔 (PTH) 和埋孔/盲孔將 PCB 的多層互連。不幸的是，這很快就會(huì)失敗，因?yàn)?PTH 的滲透率通常高于盲孔和掩埋的滲透率。PTH的狀態(tài)和精度無(wú)疑會(huì)影響PCB的可靠性，甚至是整個(gè)最終產(chǎn)品的性能。

1.5 短路保護(hù)——焊盤(pán)之間缺少阻焊層

對(duì) PCB 中的銅跡線進(jìn)行絕緣以避免與其他導(dǎo)電材料意外接觸至關(guān)重要。因此，我們通常在PCB的銅層之上形成一個(gè)焊接層（掩膜）作為絕緣層。該絕緣層還可用于防止腐蝕和保護(hù)電路板免受其他環(huán)境變化的影響。通過(guò)焊盤(pán)，我們的意思是焊接板未覆蓋的金屬空間，PCB 組件連接到該空間。焊盤(pán)之間可能缺少焊接絕緣掩模，從而導(dǎo)致引腳之間出現(xiàn)焊橋。由此產(chǎn)生的常見(jiàn)問(wèn)題之一是形成短路和腐蝕。

2. 短路保護(hù)——如何避免印刷電路板故障

我們可以通過(guò)在鉆孔后適當(dāng)清潔電路板來(lái)避免因污染而導(dǎo)致的 PCB 缺陷。此外，我們可以通過(guò)遵循制造商推薦的鉆孔規(guī)則來(lái)避免鉆孔失敗。與經(jīng)驗(yàn)豐富的 PCB 公司打交道可以避免這兩個(gè)問(wèn)題。在形成阻焊層的過(guò)程中，可能會(huì)出現(xiàn)薄的銅楔。這通常由 DFM 測(cè)試發(fā)現(xiàn)，可以通過(guò)確保每個(gè)部分具有最小寬度來(lái)防止。   

在具有多層的復(fù)雜PCB 產(chǎn)品中，我們必須按照所用電路板類(lèi)型的可接受標(biāo)準(zhǔn)驗(yàn)證各層是否正確對(duì)齊，否則會(huì)導(dǎo)致開(kāi)路和短路影響產(chǎn)品的功能.

三、PCB電路設(shè)計(jì)中的短路保護(hù)

術(shù)語(yǔ)短路是指電流通過(guò)幾乎為零電阻的非預(yù)期路徑導(dǎo)致過(guò)量電流流入電路的事件。在PCB中，當(dāng)兩根導(dǎo)體無(wú)意連接時(shí)會(huì)發(fā)生短路，導(dǎo)致無(wú)關(guān)信號(hào)混合，甚至更糟，導(dǎo)致連接損壞。

如果短路是在兩根粗線之間，我們可以用肉眼識(shí)別短路；然而，在許多情況下，很難識(shí)別短路，特別是如果電線如此之小。在機(jī)器生產(chǎn)的PCB中，導(dǎo)線很細(xì)，我們需要使用更先進(jìn)的技術(shù)來(lái)檢測(cè)短路故障。

4、PCB電路設(shè)計(jì)中如何防止短路保護(hù)

不幸的是，檢測(cè)機(jī)器生產(chǎn)的 PCB 中的短路可能是制造商真正頭疼的問(wèn)題。非常耗時(shí)，而且比整個(gè)組裝的PCB板還要貴！短路是一種不可能有零發(fā)生概率的問(wèn)題。

換句話說(shuō)，我們無(wú)法避免它，但我們可以通過(guò)預(yù)防措施來(lái)降低其發(fā)生的可能性。為了檢測(cè)短路缺陷，我們可以使用X射線檢查方法。但是，這些測(cè)試方法可能不會(huì)用于生產(chǎn)測(cè)試，因?yàn)樗鼈冃枰荛L(zhǎng)時(shí)間。此外，即使焊球的形狀發(fā)生變化，邏輯信號(hào)也可以按預(yù)期傳播。

因此，在測(cè)試中可能會(huì)出現(xiàn)一些過(guò)度殺傷。我們還可以利用邊界掃描檢查方法，因?yàn)槎搪窌?huì)產(chǎn)生錯(cuò)誤的邏輯信號(hào)。然而，很難估計(jì)錯(cuò)誤的影響。因此，即使使用測(cè)試方法來(lái)檢測(cè)這些缺陷，也可能無(wú)法檢測(cè)到它們。此外，可能很難找到連接的引線。

另一方面，生產(chǎn)后的電氣測(cè)試是檢測(cè)短路的最佳檢查方法之一。這種測(cè)試通常使用飛針進(jìn)行。它不僅可以識(shí)別短路，還可以揭示源自設(shè)計(jì)的錯(cuò)誤。

我們應(yīng)該時(shí)刻記住，PCB 測(cè)試方法沒(méi)有 100% 的準(zhǔn)確度，短路可以逃避測(cè)試程序。然而，測(cè)試 PCB 總是有益的，它可以防止損壞的PCB 被組裝并發(fā)送到高級(jí)步驟。

一個(gè)正常的程序是確保您與制造商制定了補(bǔ)償政策，以保證當(dāng) PCB 未通過(guò)電氣測(cè)試時(shí)您可以獲得補(bǔ)償。

5. 設(shè)計(jì)人員如何降低PCB短路保護(hù)的可能性？

一般來(lái)說(shuō)，我們可以假設(shè)短路缺陷引起的PCB故障是PCB生產(chǎn)過(guò)程的故障。但是，設(shè)計(jì)人員可以遵循預(yù)防性設(shè)計(jì)程序來(lái)降低出現(xiàn)這些故障的可能性。

我們很可能在復(fù)雜的PCB 設(shè)計(jì)中遇到短路，包括許多組件。因此，在銅連接和焊盤(pán)之間允許更大的空間是這些預(yù)防措施之一，但有時(shí)由于設(shè)計(jì)限制，這是不可能的。

設(shè)計(jì)師可以使用先進(jìn)的設(shè)計(jì)軟件來(lái)設(shè)置間隙規(guī)則并修改最小允許空間，然后再?zèng)Q定完成設(shè)計(jì)過(guò)程并將其發(fā)送給制造商。

結(jié)論

PCB 設(shè)計(jì)和生產(chǎn)程序的密度意味著 PCB 缺陷出現(xiàn)的可能性很大。其中一些問(wèn)題是由于設(shè)計(jì)錯(cuò)誤造成的，例如組件之間的間隙或間距不足，這會(huì)對(duì)最終 PCB 的功能產(chǎn)生有害影響。其他可能來(lái)自生產(chǎn)過(guò)程中的錯(cuò)誤，例如鉆孔錯(cuò)誤或過(guò)度蝕刻，這可能是非常昂貴且耗時(shí)的災(zāi)難性的。