如何防止 PCB 電(diàn)路设计中的细線(xiàn)短路

2021-06-23

如何防止 PCB 電(diàn)路设计中的细線(xiàn)短路

在 PCB 设计中，掉几缕头发不会造成太大的损坏，但在 PCB 上有(yǒu)一条短发線(xiàn)可(kě)能(néng)会在 QC 中引起愤怒。识别单个细線(xiàn)短路所需的时间和修复它的成本有(yǒu)时可(kě)能(néng)比组装的 PCB 还要多(duō)。就像在餐厅用(yòng)餐一样，在您的食物(wù)中留下头发，最好避免在您的设计中添加细線(xiàn)短路。话虽如此，我们都有(yǒu)犯错的能(néng)力。您可(kě)能(néng)无法完全避免它们，但您可(kě)以采用(yòng)这些最佳实践来最大程度地减少它们的可(kě)能(néng)性。

什么是发际線(xiàn)短路以及它们是如何发生的？

两个不相关信号之间的意外连接会导致 PCB 短路。例如，当正電(diàn)压连接连接到地信号时，就被认為(wèi)是短路。如果信号用(yòng)厚铜连接，则肉眼可(kě)见短路。如果您的 PCB 是手动生产而不是机器制造，就会发生这种情况。

当 PCB 是机器制造时，发丝短路是一个问题。这是因為(wèi)铜像一根头发一样细，最终可(kě)以连接两个不同的信号。这种電(diàn)路板短路可(kě)以用(yòng)肉眼检测不到，直到组装好的 PCB 通过一系列 QC 测试。不幸的是，如果在生产周期的后期检测到 PCB 短路，则肯定会造成不必要的时间损失和组件原材料成本。

要了解短路是如何发生的，您需要了解PCB制造的一般过程。PCB 通常由层压在非导電(diàn)基板上的铜制成。将電(diàn)路转移到 PCB 上的一种方法是通过照片雕刻，将包含電(diàn)路图像的丝印层压板放置在用(yòng)光刻胶涂层制成的 PCB 顶部。

然后将 PCB 暴露在紫外線(xiàn) (UV) 光源下，任何未被丝网覆盖的區(qū)域都将被基于氨的溶液蚀刻掉。这些过程大多(duō)是自动化的，过程中的一个缺陷可(kě)能(néng)会留下一条细線(xiàn)铜连接焊盘或不同信号的轨道。如果没有(yǒu)彻底的制造后测试，这可(kě)能(néng)会在生产阶段的后期导致不必要的问题。

通过适当的電(diàn)气测试可(kě)以减少发际線(xiàn)短路

作為(wèi)一名自學(xué)成才的 PCB，我最大和最痛苦的教训之一就是没有(yǒu)让我的 PCB 进行制造后的電(diàn)气测试。假设您的PCB 制造商(shāng)会在制造后执行所有(yǒu)必要的電(diàn)气检查是不安全的。确保您的印制板在送去组装之前通过了電(diàn)气测试，如飞针测试。Flying Probe Test 以高速在電(diàn)子元件焊盘和通孔上移动高精度探针，以发现任何制造故障和设计错误。

请记住，電(diàn)气测试并不能(néng)保证 100% 无错误的 PCB，因為(wèi)细線(xiàn)短路偶尔会逃脱测试。但是，它大大降低了将有(yǒu)故障的 PCB 送去组装的机会。為(wèi)了进一步降低您的风险，您应该确保您的 PCB 制造商(shāng)针对每个通过電(diàn)气测试的故障印刷電(diàn)路板制定补偿政策。在这种情况下，信誉良好的制造商(shāng)将更换有(yǒu)故障的 PCB 并补偿组装電(diàn)子元件的成本。

在组装之前始终对您的 PCB 进行测试。

设计人员可(kě)以做些什么来减少发际線(xiàn)短路的可(kě)能(néng)性？

虽然发际線(xiàn)短路通常是 PCB 制造的故障，但電(diàn)子设计人员可(kě)以尽自己的一份力量来降低这种可(kě)能(néng)性。根据您的设计约束在外形尺寸或预算方面的严格程度，选择铜连接和焊盘之间更大的间隙是一种很(hěn)好的做法。

虽然没有(yǒu)研究将极细短路与铜迹線(xiàn)之间的间隙距离联系起来，但我从经验中了解到，极细短路更可(kě)能(néng)发生在紧凑和复杂的 PCB 设计中。為(wèi)了尽量减少这个问题，我避免将我的供应商(shāng)的制造能(néng)力推到极限，并且在可(kě)能(néng)的情况下尽量最大化我的设计中的间隙公差。

例如，如果供应商(shāng)指定其能(néng)够处理(lǐ) 5 mil 的走線(xiàn)宽度和间隙，我会将我的设计的间隙限制设置為(wèi) 6 mil。当我与新(xīn)供应商(shāng)打交道时，这是我一直采用(yòng)的做法。作為(wèi)工程师，在较小(xiǎo)规模上测试制造商(shāng)的极限总是谨慎的，而不是冒险整批生产。