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如何防止 PCB 電路設計中的細線(xiàn)短路
如何防止 PCB 電路設計中的細線(xiàn)短路
在 PCB 設計中，掉幾縷頭發(fā)不會(huì )造成太大的損壞，但在 PCB 上有一條短發(fā)線(xiàn)可能會(huì )在 QC 中引起憤怒。識別單個(gè)細線(xiàn)短路所需的時(shí)間和修復它的成本有時(shí)可能比組裝的 PCB 還要多。就像在餐廳用餐一樣，在您的食物中留下頭發(fā)，最好避免在您的設計中添加細線(xiàn)短路。話(huà)雖如此，我們都有犯錯的能力。您可能無(wú)法完全避免它們，但您可以采用這些最佳實(shí)踐來(lái)最大程度地減少它們的可能性。
什么是發(fā)際線(xiàn)短路以及它們是如何發(fā)生的？
兩個(gè)不相關(guān)信號之間的意外連接會(huì )導致 PCB 短路。例如，當正電壓連接連接到地信號時(shí)，就被認為是短路。如果信號用厚銅連接，則肉眼可見(jiàn)短路。如果您的 PCB 是手動(dòng)生產(chǎn)而不是機器制造，就會(huì )發(fā)生這種情況。
當 PCB 是機器制造時(shí)，發(fā)絲短路是一個(gè)問(wèn)題。這是因為銅像一根頭發(fā)一樣細，最終可以連接兩個(gè)不同的信號。這種電路板短路可以用肉眼檢測不到，直到組裝好的 PCB 通過(guò)一系列 QC 測試。不幸的是，如果在生產(chǎn)周期的后期檢測到 PCB 短路，則肯定會(huì )造成不必要的時(shí)間損失和組件原材料成本。
要了解短路是如何發(fā)生的，您需要了解PCB制造的一般過(guò)程。PCB 通常由層壓在非導電基板上的銅制成。將電路轉移到 PCB 上的一種方法是通過(guò)照片雕刻，將包含電路圖像的絲印層壓板放置在用光刻膠涂層制成的 PCB 頂部。
然后將 PCB 暴露在紫外線(xiàn) (UV) 光源下，任何未被絲網(wǎng)覆蓋的區域都將被基于氨的溶液蝕刻掉。這些過(guò)程大多是自動(dòng)化的，過(guò)程中的一個(gè)缺陷可能會(huì )留下一條細線(xiàn)銅連接焊盤(pán)或不同信號的軌道。如果沒(méi)有徹底的制造后測試，這可能會(huì )在生產(chǎn)階段的后期導致不必要的問(wèn)題。
通過(guò)適當的電氣測試可以減少發(fā)際線(xiàn)短路
作為一名自學(xué)成才的 PCB，我最大和最痛苦的教訓之一就是沒(méi)有讓我的 PCB 進(jìn)行制造后的電氣測試。假設您的PCB 制造商會(huì )在制造后執行所有必要的電氣檢查是不安全的。確保您的印制板在送去組裝之前通過(guò)了電氣測試，如飛針測試。Flying Probe Test 以高速在電子元件焊盤(pán)和通孔上移動(dòng)高精度探針，以發(fā)現任何制造故障和設計錯誤。
請記住，電氣測試并不能保證 100% 無(wú)錯誤的 PCB，因為細線(xiàn)短路偶爾會(huì )逃脫測試。但是，它大大降低了將有故障的 PCB 送去組裝的機會(huì )。為了進(jìn)一步降低您的風(fēng)險，您應該確保您的 PCB 制造商針對每個(gè)通過(guò)電氣測試的故障印刷電路板制定補償政策。在這種情況下，信譽(yù)良好的制造商將更換有故障的 PCB 并補償組裝電子元件的成本。
在組裝之前始終對您的 PCB 進(jìn)行測試。
設計人員可以做些什么來(lái)減少發(fā)際線(xiàn)短路的可能性？
雖然發(fā)際線(xiàn)短路通常是 PCB 制造的故障，但電子設計人員可以盡自己的一份力量來(lái)降低這種可能性。根據您的設計約束在外形尺寸或預算方面的嚴格程度，選擇銅連接和焊盤(pán)之間更大的間隙是一種很好的做法。
雖然沒(méi)有研究將極細短路與銅跡線(xiàn)之間的間隙距離聯(lián)系起來(lái)，但我從經(jīng)驗中了解到，極細短路更可能發(fā)生在緊湊和復雜的 PCB 設計中。為了盡量減少這個(gè)問(wèn)題，我避免將我的供應商的制造能力推到極限，并且在可能的情況下盡量最大化我的設計中的間隙公差。
例如，如果供應商指定其能夠處理 5 mil 的走線(xiàn)寬度和間隙，我會(huì )將我的設計的間隙限制設置為 6 mil。當我與新供應商打交道時(shí)，這是我一直采用的做法。作為工程師，在較小規模上測試制造商的極限總是謹慎的，而不是冒險整批生產(chǎn)。