短路保护-你需要知道的

由于多种原因，PCB 故障可能发生在元件之间的电气连接中。例如，PCB 的运行速度显着提高，导致 PCB 布局更加复杂，电路更加密集。结果，出现了许多制造问题，被认为是PCB制造商的大问题。

本文将讨论PCB故障的常见原因，PCB电路设计中的短路保护，并避免两者。此外，我们还提供了关于防止 PCB 电路设计中的短路以及设计人员如何降低 PCB 短路保护的可能性的简要指南。

1.印刷电路板故障的常见原因

1.1 短路保护 –烧毁的电路板

在生产阶段，PCB 通常会经历各种涉及高温的制造步骤。至关重要的是不要将 PCB 暴露在极端温度下，因为它可能会严重损坏电路的电子元件。集成到 PCB 中的每个电子元件都有特定的温度可以承受而不会被烧毁。这些组件很容易因温度不受控制而损坏。要记住的另一件事是，每个组件周围都应有足够的空间，以避免因过热而导致燃烧。

1.2 短路保护——制造不良的元件

需要在有限的时间内生产大量的微电子零件，这使得确保 PCB 组件的高可靠性变得具有挑战性。 PCB 中明显的制造缺陷是连接故障、残留助焊剂和焊接不良，这可能是日后令人烦恼的麻烦来源。这通常让 PCB 制造商别无选择，只能增加验证技术以保证高质量的最终产品。

1.3 短路保护——环境因素

如前所述，PCB 包含通常尺寸较小的电子元件。此外，这些电子元件（例如 IC）对周围环境很敏感，容易受到温度、湿度和灰尘水平的不可预见变化的影响。例如，意外的温度变化可能会导致 PCB 板和焊点缠绕。过多的灰尘会使 PCB 无法适当冷却，从而导致过热问题。

1.4 短路保护 —电镀空隙

为了实现功能强大且高速的产品，PCB 制造商更喜欢使用具有许多组件的多层 PCB。多层 PCB 在电子系统中发挥着关键作用；我们可以将其视为连接在一起的多个 PCB。通常，我们通过镀通孔 (PTH) 和埋孔/盲孔互连多层 PCB。不幸的是，这很快就会失败，因为 PTH 的穿透率通常高于盲孔和掩埋的穿透率。 PTH的状态和精度无疑会影响PCB的可靠性，甚至影响整个最终产品的性能。

1.5 短路保护 —焊盘之间缺少阻焊层

对 PCB 中的铜迹线进行绝缘至关重要，以避免意外接触其他导电材料。因此，我们通常在 PCB 的铜层上形成一层焊接层（掩模），作为绝缘层。该绝缘层还可用于防止腐蚀和保护电路板免受其他环境变化的影响。焊盘是指与 PCB 组件相连的焊盘未覆盖的金属空间。焊盘之间可能缺少焊接绝缘掩模，导致引脚之间出现焊桥。由此产生的常见问题之一是形成短路和腐蚀。

2.短路保护——如何避免印刷电路板故障

我们可以通过在钻孔后适当地清洁电路板来避免因污染而导致的 PCB 缺陷。此外，我们可以通过遵循制造商推荐的钻孔规定来避免钻孔失败。与经验丰富的 PCB 公司打交道可以让我们避免这两个问题。在形成阻焊层的过程中，可能会出现薄铜楔。这通常由 DFM 测试发现，并且可以通过确保每个部分具有最小宽度来防止。

在具有多层的复杂 PCB 产品中，我们必须按照所用电路板类型的可接受标准来验证各层是否正确对齐，否则会导致开路和短路，从而影响产品的功能。

3. PCB电路设计中的短路保护

短路是指电流通过电阻几乎为零的非预期路径的事件，导致过度 电流在电路中流动。在PCB中，当两个导体无意连接时会发生短路，导致不相关的信号混合，甚至更严重的是导致连接损坏。

如果短路在两根粗线之间，我们可以用肉眼识别短路；但是，在许多情况下，很难识别短路，尤其是在电线如此细小的情况下。在机器生产的PCB中，线很细，我们需要使用更先进的技术来检测短路故障。

4. PCB电路设计中如何预防

不幸的是，检测机器生产的 PCB 中的短路对于制造商来说确实是一件令人头疼的事情。非常耗时，比整块组装好的PCB板还要贵！短路是一种发生概率不可能为零的问题。

换句话说，我们无法避免它，但我们可以使用预防措施来降低它发生的概率。为了检测短路缺陷，我们可以使用X射线检测方法。但是，这些测试方法可能不会用于生产测试，因为它们需要很长时间。此外，即使焊球的形状发生变化，逻辑信号也可以按预期传播。

因此，在测试中可能会出现一些矫枉过正的情况。我们还可以使用边界扫描检查方法，因为短路会产生错误的逻辑信号。但是，很难估计错误的影响。因此，即使使用测试方法来检测这些缺陷，也可能无法检测到它们。此外，可能很难找到连接的引线。

另一方面，后期电气测试是检测短路的最佳检查方法之一。它不仅可以识别短路，还可以揭示源自设计的错误。这种测试通常使用飞针来完成。

我们应该始终牢记，PCB 测试方法并非 100% 准确，短路可以逃脱测试程序。然而，测试 PCB 总是有益的，它可以防止损坏的 PCB 被组装并送到高级步骤。

正常程序可确保您与制造商签订了报销政策，以保证在 PCB 未通过电气测试时获得报销。

5.设计人员如何降低 PCB 短路保护的可能性？

一般来说，我们可以假设由短路缺陷引起的PCB故障是PCB生产过程的故障。但是，设计人员可以遵循预防性设计程序来降低这些故障的可能性。

我们很可能在复杂的 PCB 设计中遇到短路，包括许多组件。因此，在铜连接和焊盘之间留出更大的空间是这些预防措施之一，但有时由于设计限制，这是不可能的。

设计师可以使用先进的设计软件来设置间隙规则并修改最小允许空间，然后再决定完成设计过程并将其送去制造。

结论

PCB设计和生产过程的密度意味着PCB缺陷出现的机会很大。其中一些问题是由于设计错误造成的，例如组件之间的间隙或间距不足，这会对最终 PCB 的功能产生有害影响。其他可能来自生产过程中的错误，例如钻孔故障或过度蚀刻，这可能是非常昂贵且耗时的灾难性事件。

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参考：

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