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)了許多制造問題，這被認(rèn)為是PCB制造商面臨的一個大問題。

本文將討論PCB故障的常見原因，PCB電路設(shè)計中的短路保護(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)計中防止短路以及設(shè)計人員如何降低 PCB 短路保護(hù)可能性的簡要指南。

一、印制電路板故障的常見原因

1.1短路保護(hù)——電路板燒毀

在生產(chǎn)階段，PCB 通常會經(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，因為這可能會對電路的電子元件造成嚴(yán)重?fù)p壞。集成到 PCB 中的每個電子元件都有特定的溫度可以承受而不會被燒毀。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，每個組件周圍都應(yīng)該有足夠的空間，以避免過熱引起的燃燒。    

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 制造商別無選擇，只能增加他們的驗證技術(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）對周圍環(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)見的變化的影響。例如，意外的溫度變化可能會導(dǎo)致PCB 板和焊接點被包裹。過多的灰塵將使 PCB 無法適當(dāng)冷卻，從而導(dǎo)致過熱問題。     

1.4 短路保護(hù)——電鍍空洞

為了實現(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 PCB 連接在一起。通常，我們通過鍍通孔 (PTH) 和埋孔/盲孔將 PCB 的多層互連。不幸的是，這很快就會失敗，因為 PTH 的滲透率通常高于盲孔和掩埋的滲透率。PTH的狀態(tài)和精度無疑會影響PCB的可靠性，甚至是整個最終產(chǎn)品的性能。

1.5 短路保護(hù)——焊盤之間缺少阻焊層

對 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。通過焊盤，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)生的常見問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

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

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型的可接受標(biāo)準(zhǔn)驗證各層是否正確對齊，否則會導(dǎo)致開路和短路影響產(chǎn)品的功能.

三、PCB電路設(shè)計中的短路保護(hù)

術(shù)語短路是指電流通過幾乎為零電阻的非預(yù)期路徑導(dǎo)致過量電流流入電路的事件。在PCB中，當(dāng)兩根導(dǎo)體無意連接時會發(fā)生短路，導(dǎo)致無關(guān)信號混合，甚至更糟，導(dǎo)致連接損壞。

如果短路是在兩根粗線之間，我們可以用肉眼識別短路；然而，在許多情況下，很難識別短路，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)來檢測短路故障。

4、PCB電路設(shè)計中如何防止短路保護(hù)

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

換句話說，我們無法避免它，但我們可以通過預(yù)防措施來降低其發(fā)生的可能性。為了檢測短路缺陷，我們可以使用X射線檢查方法。但是，這些測試方法可能不會用于生產(chǎn)測試，因為它們需要很長時間。此外，即使焊球的形狀發(fā)生變化，邏輯信號也可以按預(yù)期傳播。

因此，在測試中可能會出現(xiàn)一些過度殺傷。我們還可以利用邊界掃描檢查方法，因為短路會產(chǎn)生錯誤的邏輯信號。然而，很難估計錯誤的影響。因此，即使使用測試方法來檢測這些缺陷，也可能無法檢測到它們。此外，可能很難找到連接的引線。

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

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

一個正常的程序是確保您與制造商制定了補償政策，以保證當(dāng) PCB 未通過電氣測試時您可以獲得補償。

5. 設(shè)計人員如何降低PCB短路保護(hù)的可能性？

一般來說，我們可以假設(shè)短路缺陷引起的PCB故障是PCB生產(chǎn)過程的故障。但是，設(shè)計人員可以遵循預(yù)防性設(shè)計程序來降低出現(xiàn)這些故障的可能性。

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

設(shè)計師可以使用先進(jìn)的設(shè)計軟件來設(shè)置間隙規(guī)則并修改最小允許空間，然后再決定完成設(shè)計過程并將其發(fā)送給制造商。

結(jié)論

PCB 設(shè)計和生產(chǎn)程序的密度意味著 PCB 缺陷出現(xiàn)的可能性很大。其中一些問題是由于設(shè)計錯誤造成的，例如組件之間的間隙或間距不足，這會對最終 PCB 的功能產(chǎn)生有害影響。其他可能來自生產(chǎn)過程中的錯誤，例如鉆孔錯誤或過度蝕刻，這可能是非常昂貴且耗時的災(zāi)難性的。