如何测试 PCB 上的短路

2021-06-16

如何测试 PCB 上的短路

如何检查 PCB 中的短路

以下是本文(wén)中的一些重要步骤，您可(kě)以采取这些步骤来定位 PCB 设计上的短路：

步骤 1：如何查找 PCB 中的短路

步骤 2：如何测试電(diàn)路板上的短路

步骤 3：如何查找 PCB 上的故障元件

第 4 步：如何破坏性地测试 PCB

步骤 1：如何查找 PCB 中的短路

视力检查

假设您已经过了试验板设计阶段并且没有(yǒu)内置断路器，那么在 PCB 上定位短路的第一步是仔细查看 PCB 的整个表面。如果您有(yǒu)可(kě)用(yòng)的，请在電(diàn)路板检查期间使用(yòng)放大镜或低倍显微镜。从電(diàn)源开始并继续工作，寻找焊盘或焊点之间的锡须。任何裂纹或焊料斑点都应引起注意。检查所有(yǒu)过孔。如果您指定了未電(diàn)镀的过孔，请确保電(diàn)路板上是这种情况。電(diàn)镀不良的过孔会在层之间造成短路，并使您的所有(yǒu)东西都接地、VCC 或两者兼而有(yǒu)之。

如果短路真的很(hěn)严重并导致组件达到临界温度，您实际上会在印刷電(diàn)路板上看到烧焦的点。它们可(kě)能(néng)非常小(xiǎo)，但会显着变色為(wèi)棕色，而不是正常的绿色阻焊层。如果您有(yǒu)多(duō)个電(diàn)路板，烧毁的印刷電(diàn)路板可(kě)以帮助您缩小(xiǎo)特定位置的范围，而无需在搜索中牺牲另一块電(diàn)路板的電(diàn)源。不幸的是，我们的電(diàn)路板的 PCB 本身没有(yǒu)任何烧伤，只是检查 IC 过热的不幸手指。

有(yǒu)些短路会在電(diàn)路板内部，不会产生烧点。这也意味着它们不会从表面层被注意到。这是您需要一些其他(tā)方法来检测 PCB 中的短路的地方。

烧伤绝对可(kě)以帮助您找到短路，但成本非常高。

红外成像

如果您所在的初创公司不是刚刚超出硬件预算，那么您可(kě)能(néng)很(hěn)幸运能(néng)够使用(yòng)红外摄像头。使用(yòng)红外摄像机可(kě)以帮助您定位产生大量热量的區(qū)域。如果您没有(yǒu)看到遠(yuǎn)离有(yǒu)源元件的热点，那么您可(kě)能(néng)有(yǒu) PCB 短路，即使短路发生在内部层之间。

短路通常比普通走線(xiàn)或焊点具有(yǒu)更高的電(diàn)阻，因為(wèi)它没有(yǒu)在您的设计中进行优化的好处（除非您真的很(hěn)讨厌忽略规则检查）。该電(diàn)阻以及由于電(diàn)源和地之间的直接连接而自然产生的高電(diàn)流，意味着 PCB 短路中的导體(tǐ)会发热。从最低電(diàn)流开始。理(lǐ)想情况下，您会在短路造成更多(duō)损坏之前看到它。

手指测试是检查特定组件是否过热的一种方法

步骤 2：如何测试電(diàn)路板上的短路

除了使用(yòng)可(kě)靠的眼睛检查電(diàn)路板的第一步之外，您还可(kě)以通过其他(tā)一些方法进行检查以找出 PCB 短路的潜在原因。

用(yòng)数字万用(yòng)表测试

要测试電(diàn)路板是否短路，您需要检查電(diàn)路中不同点之间的電(diàn)阻。如果目视检查没有(yǒu)发现有(yǒu)关短路位置或原因的任何線(xiàn)索，请拿(ná)起万用(yòng)表并尝试追踪印刷電(diàn)路板上的物(wù)理(lǐ)位置。万用(yòng)表方法在大多(duō)数電(diàn)子论坛上得到了褒贬不一的评价，但跟踪测试点可(kě)以帮助您找出问题所在。

您将需要一个具有(yǒu)毫欧灵敏度的非常好的万用(yòng)表，如果它具有(yǒu)蜂鸣功能(néng)以在您探测短路时提醒您，这是最简单的。例如，如果您测量 PCB 上相邻走線(xiàn)或焊盘之间的電(diàn)阻，您应该测量高電(diàn)阻。

如果您测量应该位于不同電(diàn)路中的两个导體(tǐ)之间的電(diàn)阻非常低，则这两个导體(tǐ)可(kě)能(néng)在内部或外部桥接。请注意，用(yòng)電(diàn)感器桥接的相邻两条走線(xiàn)或焊盘（例如在阻抗匹配网络或分(fēn)立滤波器電(diàn)路中）将产生非常低的電(diàn)阻读数，因為(wèi)電(diàn)感器只是一个線(xiàn)圈导體(tǐ)。但是，如果電(diàn)路板上的两个导體(tǐ)相距很(hěn)遠(yuǎn)，并且您读取的電(diàn)阻很(hěn)小(xiǎo)，那么電(diàn)路板上的某个地方就有(yǒu)了一个電(diàn)桥。

相对于地面的测试

特别重要的是涉及接地通孔或接地平面的短路。带有(yǒu)内部接地层的多(duō)层 PCB 将包括一条通过元件附近的过孔的返回路径，这為(wèi)检查電(diàn)路板表层上的所有(yǒu)其他(tā)过孔和焊盘提供了方便的位置。在接地连接上设置一个探头，并通过電(diàn)路板上的其他(tā)导體(tǐ)接触另一个探头。

同样的接地连接将出现在電(diàn)路板上的其他(tā)位置，这意味着如果您将每个探头接触到两个不同的接地过孔，您将看到非常小(xiǎo)的電(diàn)阻。执行此操作时请注意布局，因為(wèi)您不想将短路误认為(wèi)是公共接地连接。所有(yǒu)其他(tā)未接地的裸露导體(tǐ)应在您的公共接地连接和导體(tǐ)本身之间读取非常高的電(diàn)阻。如果您读取的值非常低，并且相关导體(tǐ)和地之间没有(yǒu)電(diàn)感器，那么您可(kě)能(néng)有(yǒu)一个坏组件或短路。

万用(yòng)表探测可(kě)以帮助您追踪短路，但它们并不总是足够灵敏以找到它。 

短路组件

检查短路组件还包括使用(yòng)万用(yòng)表测量電(diàn)阻。如果目视检查未发现焊盘之间存在过多(duō)焊料或金属薄片，则您的短路可(kě)能(néng)已在组件上两个焊盘/引脚之间的内层中形成。由于制造不良，组件上的焊盘/引脚之间也可(kě)能(néng)发生短路。这是 PCB 应该进行 DFM 和设计规则检查的原因之一；放置得太近的焊盘和通孔可(kě)能(néng)会在制造过程中意外桥接和短路。

在这里，您需要测量 IC 或连接器上的引脚之间的電(diàn)阻。相邻引脚特别容易短路，但这些并不是唯一可(kě)以形成短路的位置。检查焊盘/引脚之间相对于彼此的電(diàn)阻和接地连接是否具有(yǒu)低電(diàn)阻。

检查接地焊盘与连接器和 IC 上的其他(tā)引脚之间的電(diàn)阻。此处显示的是 USB 连接器。 

缩小(xiǎo)位置

如果您认為(wèi)在两个导體(tǐ)之间或某些导體(tǐ)与地之间发现了短路，您可(kě)以通过检查附近的导體(tǐ)来缩小(xiǎo)位置。将万用(yòng)表的一根导線(xiàn)置于可(kě)疑短路连接上，将另一根导線(xiàn)移至附近不同的接地连接并检查電(diàn)阻。当您移动到更遠(yuǎn)的接地连接时，您应该会看到電(diàn)阻发生变化。如果電(diàn)阻增加，那么您将接地导線(xiàn)从短路位置移开。这有(yǒu)助于您缩小(xiǎo)短路的确切位置，您甚至可(kě)以将其缩小(xiǎo)到组件上的特定焊盘/引脚对。

步骤 3：如何查找 PCB 上的故障元件

有(yǒu)故障的组件或安装不正确的组件可(kě)能(néng)是短路的一部分(fēn)，从而在您的電(diàn)路板上产生许多(duō)问题。您的组件可(kě)能(néng)有(yǒu)缺陷或伪造，造成短路或出现短路。

坏组件

某些组件有(yǒu)变坏的趋势，例如電(diàn)解電(diàn)容器。如果您有(yǒu)可(kě)疑组件，请先检查这些组件。如果您不确定，您通常可(kě)以在谷歌上快速搜索您怀疑“失败”的组件，以确定它是否是一个常见问题。如果您测量两个焊盘/引脚（它们都不是接地或電(diàn)源引脚）之间的電(diàn)阻非常低，则可(kě)能(néng)由于组件烧毁而导致短路。这是電(diàn)容器坏了的明显迹象。一旦变坏或施加的電(diàn)压超过击穿阈值，電(diàn)容器也会膨胀。

看到这个電(diàn)容器顶部的凸起了吗？这是電(diàn)容器坏了的明显迹象。 

第 4 步：如何破坏性地测试 PCB

破坏性测试显然是不得已的措施。如果您可(kě)以使用(yòng) X 射線(xiàn)成像装置，那么您可(kě)以在不破坏電(diàn)路板的情况下检查電(diàn)路板的内部。

在没有(yǒu) X 射線(xiàn)装置的情况下，您可(kě)以开始卸下组件并再次运行万用(yòng)表测试。这有(yǒu)两个方面的帮助。首先，它使您可(kě)以更轻松地接触可(kě)能(néng)会短路的焊盘，包括热焊盘。其次，它消除了由故障组件造成短路的可(kě)能(néng)性，让您可(kě)以专注于导體(tǐ)。如果您设法将短路的位置缩小(xiǎo)到组件上的连接，例如两个焊盘之间，则组件是否有(yǒu)缺陷或電(diàn)路板内部某处是否存在短路可(kě)能(néng)并不明显。此时，您可(kě)能(néng)需要卸下组件并检查板上的焊盘。卸下组件可(kě)以测试组件本身是否有(yǒu)缺陷，或者板上的焊盘是否在内部桥接。

如果短路（或可(kě)能(néng)是多(duō)个短路）的位置仍然难以捉摸，您可(kě)以切开電(diàn)路板并尝试缩小(xiǎo)短路的位置。如果您知道短路的大致位置，则可(kě)以切出電(diàn)路板的一部分(fēn)并在该部分(fēn)重复万用(yòng)表测试。此时，您可(kě)以用(yòng)万用(yòng)表重复上述测试，检查特定位置是否短路。如果您已经达到了这一点，那么您的短片就已经特别难以捉摸了。这至少可(kě)以让您将短路的位置缩小(xiǎo)到電(diàn)路板的特定區(qū)域。

当我们检查我们的電(diàn)路板是否短路时，由于我们是一家破产的初创公司，因此不包括红外测试，我们所能(néng)弄清楚的就是短路位于電(diàn)路板的一半。因此，我们将電(diàn)路板切成四分(fēn)之一并测试每个部分(fēn)。回到万用(yòng)表确认大多(duō)数部分(fēn)没有(yǒu)将 VCC 和接地连接在一起。但是董事会的那四分(fēn)之一是一个神秘的小(xiǎo)黑洞，我们从未接近空头。我们确实更换了制造商(shāng)并在下一轮生产中获得了测试板，而我们的板恰好可(kě)以正常运行。