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技術(shù)專題
如何測試PCB上的短路
在PCB設(shè)計的時候如何檢查PCB中的短路，您可以采取以下重要步驟來檢查PCB中的短路情況：1、在PCB中發(fā)現(xiàn)短路；2、在電路板上測試電路短路；3、在PCB上查找故障組件；4、破壞性地測試PCB。
步驟1：如何在PCB中發(fā)現(xiàn)短路
視力檢查
第一步是仔細(xì)觀察PCB的整個表面。如果有，請使用放大鏡或低倍顯微鏡。在焊盤或焊點之間尋找錫須。焊料的任何裂紋或斑點應(yīng)引起注意。檢查所有通孔。如果指定了未鍍通孔，請確保板子上是這種情況。電鍍不良的過孔會在各層之間造成短路，并使您的所有東西都接地，VCC或兩者都綁在一起。如果短路確實很嚴(yán)重，并且導(dǎo)致組件達到臨界溫度，則實際上您會在印刷電路板上看到灼傷的斑點。它們可能很小，但會變成棕色，而不是正常的綠色阻焊劑。如果您有多塊板，那么燒毀的PCB可以幫助您縮小特定位置的范圍，而無需為另一塊板供電，以免犧牲搜索范圍。不幸的是，我們的電路板本身上沒有燒傷，只是運氣不好的手指檢查了集成電路是否過熱。某些短路將在電路板內(nèi)部發(fā)生，并且不會產(chǎn)生燃燒點。這也意味著它們不會在表面層上引起注意。在這里，您將需要其他方法來檢測PCB中的短路。
紅外成像
使用紅外熱像儀可以幫助您定位產(chǎn)生大量熱量的區(qū)域。如果沒有看到有源組件遠(yuǎn)離熱點，那么即使短路發(fā)生在內(nèi)部層之間，也可能發(fā)生PCB短路。短路通常比普通走線或焊點具有更高的電阻，因為它沒有在設(shè)計中進行優(yōu)化的好處（除非您真的很想忽略規(guī)則檢查）。這種電阻以及電源和地之間直接連接所產(chǎn)生的自然高電流，意味著PCB短路中的導(dǎo)體會發(fā)熱。從您可以使用的低電流開始。理想情況下，您會先看到短路，然后再造成更多損壞。
手指測試是檢查特定組件是否過熱的一種方法
步驟2：如何在電子板上測試電路短路
除了用可信賴的眼睛檢查電路板的第一步之外，您還可以通過其他幾種方法來查找導(dǎo)致PCB短路的潛在原因。
用數(shù)字萬用表測試
要測試電路板是否短路，需要檢查電路中不同點之間的電阻。如果目視檢查未發(fā)現(xiàn)任何有關(guān)短路位置或原因的線索，請抓住萬用表并嘗試追蹤印刷電路板上的物理位置。萬用表方法在大多數(shù)電子產(chǎn)品論壇中都受到了不同的評論，但是跟蹤測試點可以幫助您找出問題所在。您將需要一個具有毫歐靈敏度的非常好的萬用表，如果它具有蜂鳴功能以在探測短路時向您發(fā)出警報，這是最簡單的。例如，如果測量PCB上相鄰走線或焊盤之間的電阻，則應(yīng)測量高電阻。如果測量應(yīng)在單獨電路中的兩個導(dǎo)體之間的電阻非常低，則可能會在內(nèi)部或外部橋接這兩個導(dǎo)體。請注意，用電感器橋接的相鄰兩個走線或焊盤（例如在阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)或分立濾波器電路中）將產(chǎn)生非常低的電阻讀數(shù)，因為電感器只是一個線圈導(dǎo)體。但是，如果板上的兩個導(dǎo)體相距很遠(yuǎn)，并且您讀取的電阻很小，那么板上的某處就會有一個橋。
相對于地面的測試
特別重要的是涉及接地過孔或接地層的短路。具有內(nèi)部接地層的多層PCB將包括一條通過過孔附近組件的返回路徑，這為檢查電路板表面層上的所有其他過孔和焊盤提供了方便的位置。將一個探針放在接地連接上，并在板上其他導(dǎo)體上觸摸另一個探針。該相同的接地連接將存在于板上的其他位置，這意味著，如果將每個探針接觸到兩個不同的接地過孔，則讀數(shù)將很小。執(zhí)行此操作時請注意布局，因為您不想將短路誤認(rèn)為是公共接地連接。所有其他未接地的裸露導(dǎo)體在公共接地連接和導(dǎo)體本身之間應(yīng)具有很高的電阻。如果讀取的值很低，并且所討論的導(dǎo)體與地面之間沒有電感，則可能是組件損壞或短路。
萬用表探測可以幫助您找到短路線，但是它們并不總是足夠靈敏以找到短路線。
組件短路
檢查組件是否短路還涉及使用萬用表測量電阻。如果目視檢查未發(fā)現(xiàn)焊盤之間過多的焊料或金屬薄片，則可能是組件上兩個焊盤/引腳之間的內(nèi)層形成短路。由于制造不良，組件上的焊盤/引腳之間也可能發(fā)生短路。這是PCB應(yīng)該進行DFM和設(shè)計規(guī)則檢查的原因之一。太靠近的焊盤和過孔可能會在制造過程中意外橋接或短路。在這里，您需要測量IC或連接器上引腳之間的電阻。相鄰的引腳特別容易發(fā)生短路，但是這些并不是形成短路的唯一位置。檢查焊盤/引腳之間的電阻是否彼此相對，并且接地連接是否存在低電阻。
檢查接地座子、連接器和IC上其他引腳之間的電阻。這里顯示的是USB連接器。
縮小位置
如果您認(rèn)為兩條導(dǎo)體之間或某條導(dǎo)體與地面之間存在短路，則可以通過檢查附近的導(dǎo)體來縮小位置。將萬用表的一根引線連接到可疑的短路連接上，將另一根引線移到附近的不同接地連接上，并檢查電阻。當(dāng)您移到更遠(yuǎn)的接地點時，應(yīng)該會看到電阻發(fā)生變化。如果電阻增加，則說明您正在將接地的導(dǎo)線從短路位置移開。這可以幫助您縮小短路的確切位置，甚至可以縮小到組件上特定的一對焊盤/引腳。
步驟3：如何在PCB上查找故障組件
有故障的組件或安裝不正確的組件可能會導(dǎo)致短路，從而在電路板上造成許多問題。您的組件可能有缺陷或偽造，造成短路或短路現(xiàn)象。
不良元件
某些組件容易變質(zhì)，例如電解電容器。如果您有可疑的組件，請先檢查那些組件。如果不確定，通常可以通過Google快速搜索懷疑為“失敗”的組件，以找出這是否是常見問題。如果您測量兩個焊盤/引腳之間的電阻非常低（它們都不是接地引腳或電源引腳），則可能由于組件燒壞而短路。這清楚地表明電容器已經(jīng)壞了。一旦電容器變壞或施加的電壓超過擊穿閾值，電容器也會膨脹。
看到此電容器頂部的凸起了嗎？這表明電容器已損壞。
步驟4：如何破壞性地測試PCB
破壞性測試顯然是最后的手段。如果您可以使用X射線成像裝置，則可以檢查電路板的內(nèi)部而不破壞它。在沒有X射線設(shè)備的情況下，您可以開始刪除組件并再次運行萬用表測試。這有兩個方面的幫助。首先，它使您可以更輕松地接觸可能短路的焊盤（包括導(dǎo)熱墊）。其次，它消除了故障引起短路的可能性，使您可以專注于導(dǎo)體。如果設(shè)法縮小到組件上連接的短路位置（例如，兩個焊盤之間），則組件是否有缺陷或電路板內(nèi)部某處是否短路可能不是很明顯。此時，您可能需要卸下組件并檢查板上的焊盤。卸下組件可讓您測試組件本身是否有缺陷，或者板上的焊盤是否在內(nèi)部橋接。
如果短路（或可能是多個短路）的位置仍然難以捉摸，則可以切開電路板并嘗試縮小短路的位置。如果您對短路的一般位置有所了解，則可以切開電路板的一部分，然后在該部分重復(fù)進行萬用表測試。此時，您可以用萬用表重復(fù)上述測試，以檢查特定位置的短路情況。如果您已經(jīng)達到了這一點，那么您的空頭已經(jīng)特別難以捉摸。這樣至少可以使您將短路的位置縮小到電路板的特定區(qū)域。當(dāng)我們檢查電路板的短路情況時，由于我們是一家破敗的初創(chuàng)公司，因此不包括紅外測試，我們只能確定短路在電路板的一半內(nèi)。因此，我們將電路板切成四分之三并測試了每個部分。返回到萬用表，確認(rèn)大多數(shù)部分沒有將VCC和接地綁在一起。但是董事會的那四分之一是一個神秘的小黑洞，而且我們離這個空頭還差得遠(yuǎn)。我們確實更換了制造商，并在下一輪生產(chǎn)中獲得了測試板，而我們的板恰好可以正常工作。