如何測試 PCB 上的短路

2021-06-16

如何測試 PCB 上的短路

如何檢查 PCB 中的短路

以下是本文中的一些重要步驟，您可以采取這些步驟來(lái)定位 PCB 設計上的短路：

步驟 1：如何查找 PCB 中的短路

步驟 2：如何測試電路板上的短路

步驟 3：如何查找 PCB 上的故障元件

第 4 步：如何破壞性地測試 PCB

步驟 1：如何查找 PCB 中的短路

視力檢查

假設您已經(jīng)過(guò)了試驗板設計階段并且沒(méi)有內置斷路器，那么在 PCB 上定位短路的第一步是仔細查看 PCB 的整個(gè)表面。如果您有可用的，請在電路板檢查期間使用放大鏡或低倍顯微鏡。從電源開(kāi)始并繼續工作，尋找焊盤(pán)或焊點(diǎn)之間的錫須。任何裂紋或焊料斑點(diǎn)都應引起注意。檢查所有過(guò)孔。如果您指定了未電鍍的過(guò)孔，請確保電路板上是這種情況。電鍍不良的過(guò)孔會(huì )在層之間造成短路，并使您的所有東西都接地、VCC 或兩者兼而有之。

如果短路真的很?chē)乐夭е陆M件達到臨界溫度，您實(shí)際上會(huì )在印刷電路板上看到燒焦的點(diǎn)。它們可能非常小，但會(huì )顯著(zhù)變色為棕色，而不是正常的綠色阻焊層。如果您有多個(gè)電路板，燒毀的印刷電路板可以幫助您縮小特定位置的范圍，而無(wú)需在搜索中犧牲另一塊電路板的電源。不幸的是，我們的電路板的 PCB 本身沒(méi)有任何燒傷，只是檢查 IC 過(guò)熱的不幸手指。

有些短路會(huì )在電路板內部，不會(huì )產(chǎn)生燒點(diǎn)。這也意味著(zhù)它們不會(huì )從表面層被注意到。這是您需要一些其他方法來(lái)檢測 PCB 中的短路的地方。

燒傷絕對可以幫助您找到短路，但成本非常高。

紅外成像

如果您所在的初創(chuàng )公司不是剛剛超出硬件預算，那么您可能很幸運能夠使用紅外攝像頭。使用紅外攝像機可以幫助您定位產(chǎn)生大量熱量的區域。如果您沒(méi)有看到遠離有源元件的熱點(diǎn)，那么您可能有 PCB 短路，即使短路發(fā)生在內部層之間。

短路通常比普通走線(xiàn)或焊點(diǎn)具有更高的電阻，因為它沒(méi)有在您的設計中進(jìn)行優(yōu)化的好處（除非您真的很討厭忽略規則檢查）。該電阻以及由于電源和地之間的直接連接而自然產(chǎn)生的高電流，意味著(zhù) PCB 短路中的導體會(huì )發(fā)熱。從最低電流開(kāi)始。理想情況下，您會(huì )在短路造成更多損壞之前看到它。

手指測試是檢查特定組件是否過(guò)熱的一種方法

步驟 2：如何測試電路板上的短路

除了使用可靠的眼睛檢查電路板的第一步之外，您還可以通過(guò)其他一些方法進(jìn)行檢查以找出 PCB 短路的潛在原因。

用數字萬(wàn)用表測試

要測試電路板是否短路，您需要檢查電路中不同點(diǎn)之間的電阻。如果目視檢查沒(méi)有發(fā)現有關(guān)短路位置或原因的任何線(xiàn)索，請拿起萬(wàn)用表并嘗試追蹤印刷電路板上的物理位置。萬(wàn)用表方法在大多數電子論壇上得到了褒貶不一的評價(jià)，但跟蹤測試點(diǎn)可以幫助您找出問(wèn)題所在。

您將需要一個(gè)具有毫歐靈敏度的非常好的萬(wàn)用表，如果它具有蜂鳴功能以在您探測短路時(shí)提醒您，這是最簡(jiǎn)單的。例如，如果您測量 PCB 上相鄰走線(xiàn)或焊盤(pán)之間的電阻，您應該測量高電阻。

如果您測量應該位于不同電路中的兩個(gè)導體之間的電阻非常低，則這兩個(gè)導體可能在內部或外部橋接。請注意，用電感器橋接的相鄰兩條走線(xiàn)或焊盤(pán)（例如在阻抗匹配網(wǎng)絡(luò )或分立濾波器電路中）將產(chǎn)生非常低的電阻讀數，因為電感器只是一個(gè)線(xiàn)圈導體。但是，如果電路板上的兩個(gè)導體相距很遠，并且您讀取的電阻很小，那么電路板上的某個(gè)地方就有了一個(gè)電橋。

相對于地面的測試

特別重要的是涉及接地通孔或接地平面的短路。帶有內部接地層的多層 PCB 將包括一條通過(guò)元件附近的過(guò)孔的返回路徑，這為檢查電路板表層上的所有其他過(guò)孔和焊盤(pán)提供了方便的位置。在接地連接上設置一個(gè)探頭，并通過(guò)電路板上的其他導體接觸另一個(gè)探頭。

同樣的接地連接將出現在電路板上的其他位置，這意味著(zhù)如果您將每個(gè)探頭接觸到兩個(gè)不同的接地過(guò)孔，您將看到非常小的電阻。執行此操作時(shí)請注意布局，因為您不想將短路誤認為是公共接地連接。所有其他未接地的裸露導體應在您的公共接地連接和導體本身之間讀取非常高的電阻。如果您讀取的值非常低，并且相關(guān)導體和地之間沒(méi)有電感器，那么您可能有一個(gè)壞組件或短路。

萬(wàn)用表探測可以幫助您追蹤短路，但它們并不總是足夠靈敏以找到它。 

短路組件

檢查短路組件還包括使用萬(wàn)用表測量電阻。如果目視檢查未發(fā)現焊盤(pán)之間存在過(guò)多焊料或金屬薄片，則您的短路可能已在組件上兩個(gè)焊盤(pán)/引腳之間的內層中形成。由于制造不良，組件上的焊盤(pán)/引腳之間也可能發(fā)生短路。這是 PCB 應該進(jìn)行 DFM 和設計規則檢查的原因之一；放置得太近的焊盤(pán)和通孔可能會(huì )在制造過(guò)程中意外橋接和短路。

在這里，您需要測量 IC 或連接器上的引腳之間的電阻。相鄰引腳特別容易短路，但這些并不是唯一可以形成短路的位置。檢查焊盤(pán)/引腳之間相對于彼此的電阻和接地連接是否具有低電阻。

檢查接地焊盤(pán)與連接器和 IC 上的其他引腳之間的電阻。此處顯示的是 USB 連接器。 

縮小位置

如果您認為在兩個(gè)導體之間或某些導體與地之間發(fā)現了短路，您可以通過(guò)檢查附近的導體來(lái)縮小位置。將萬(wàn)用表的一根導線(xiàn)置于可疑短路連接上，將另一根導線(xiàn)移至附近不同的接地連接并檢查電阻。當您移動(dòng)到更遠的接地連接時(shí)，您應該會(huì )看到電阻發(fā)生變化。如果電阻增加，那么您將接地導線(xiàn)從短路位置移開(kāi)。這有助于您縮小短路的確切位置，您甚至可以將其縮小到組件上的特定焊盤(pán)/引腳對。

步驟 3：如何查找 PCB 上的故障元件

有故障的組件或安裝不正確的組件可能是短路的一部分，從而在您的電路板上產(chǎn)生許多問(wèn)題。您的組件可能有缺陷或偽造，造成短路或出現短路。

壞組件

某些組件有變壞的趨勢，例如電解電容器。如果您有可疑組件，請先檢查這些組件。如果您不確定，您通?？梢栽诠雀枭峡焖偎阉髂鷳岩?span>“失敗”的組件，以確定它是否是一個(gè)常見(jiàn)問(wèn)題。如果您測量?jì)蓚€(gè)焊盤(pán)/引腳（它們都不是接地或電源引腳）之間的電阻非常低，則可能由于組件燒毀而導致短路。這是電容器壞了的明顯跡象。一旦變壞或施加的電壓超過(guò)擊穿閾值，電容器也會(huì )膨脹。

看到這個(gè)電容器頂部的凸起了嗎？這是電容器壞了的明顯跡象。 

第 4 步：如何破壞性地測試 PCB

破壞性測試顯然是不得已的措施。如果您可以使用 X 射線(xiàn)成像裝置，那么您可以在不破壞電路板的情況下檢查電路板的內部。

在沒(méi)有 X 射線(xiàn)裝置的情況下，您可以開(kāi)始卸下組件并再次運行萬(wàn)用表測試。這有兩個(gè)方面的幫助。首先，它使您可以更輕松地接觸可能會(huì )短路的焊盤(pán)，包括熱焊盤(pán)。其次，它消除了由故障組件造成短路的可能性，讓您可以專(zhuān)注于導體。如果您設法將短路的位置縮小到組件上的連接，例如兩個(gè)焊盤(pán)之間，則組件是否有缺陷或電路板內部某處是否存在短路可能并不明顯。此時(shí)，您可能需要卸下組件并檢查板上的焊盤(pán)。卸下組件可以測試組件本身是否有缺陷，或者板上的焊盤(pán)是否在內部橋接。

如果短路（或可能是多個(gè)短路）的位置仍然難以捉摸，您可以切開(kāi)電路板并嘗試縮小短路的位置。如果您知道短路的大致位置，則可以切出電路板的一部分并在該部分重復萬(wàn)用表測試。此時(shí)，您可以用萬(wàn)用表重復上述測試，檢查特定位置是否短路。如果您已經(jīng)達到了這一點(diǎn)，那么您的短片就已經(jīng)特別難以捉摸了。這至少可以讓您將短路的位置縮小到電路板的特定區域。

當我們檢查我們的電路板是否短路時(shí)，由于我們是一家破產(chǎn)的初創(chuàng )公司，因此不包括紅外測試，我們所能弄清楚的就是短路位于電路板的一半。因此，我們將電路板切成四分之一并測試每個(gè)部分?；氐饺f(wàn)用表確認大多數部分沒(méi)有將 VCC 和接地連接在一起。但是董事會(huì )的那四分之一是一個(gè)神秘的小黑洞，我們從未接近空頭。我們確實(shí)更換了制造商并在下一輪生產(chǎn)中獲得了測試板，而我們的板恰好可以正常運行。