如何測試PCB上的短路

每個(gè)工程師都有“最壞情況”的故事，他們幸存下來(lái)。在我職業(yè)生涯中最糟糕的一周里，我們收到了一批過(guò)期的印刷電路板。這些硬件在一個(gè)月前就已經(jīng)安裝在客戶(hù)的電腦上了。我們有點(diǎn)羞愧。

不用說(shuō)，這些新電路板的出貨有點(diǎn)急。一旦我們給它們通電進(jìn)行測試，你就能聞到電路板上散發(fā)出的臭氧味。其中一個(gè)最昂貴的元件被加熱得很熱，以至于燒壞了一對正在做“觸摸測試”的人。我們想，我們沒(méi)有時(shí)間得到一批測試電路板，只是訂購了完全填充的PCB板。

撇開(kāi)明顯的挫敗感不談，一邊向老板解釋主要硬件故障，一邊吮吸燒傷的手指，這是你能遇到的最糟糕的會(huì )議之一。你能做的最好的事情就是提出一個(gè)計劃。如果你曾經(jīng)在這種情況下，這里是如何成為一個(gè)主短路查找電路板。

本文中的一些重要步驟可用于定位PCB設計中的短路：

• 步驟1：如何查找PCB中的短路

• 步驟2：如何測試電子板上的電路是否短路

• 步驟3：如何找到PCB上的故障元件

• 步驟4：如何破壞性測試PCB

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，那么定位PCB上短路的第一步是仔細觀(guān)察PCB的整個(gè)表面。如果您有一個(gè)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，向前看，在焊盤(pán)之間或焊點(diǎn). 注意任何焊料或焊點(diǎn)裂紋。檢查你所有的通孔。如果您指定了未計劃過(guò)孔，請確保板上的情況是這樣的。鍍得不好的通孔會(huì )在層間造成短路，讓你把所有東西都綁在GND上，VCC，或兩者兼而有之。

如果短的真不好當組件達到臨界溫度時(shí)，你會(huì )在印刷電路板上看到燒焦的斑點(diǎn)。他們可以相當小，但將顯著(zhù)變色棕色，而不是正常的綠色焊接掩模。如果你有多塊電路板，一塊燒壞的印刷電路板可以幫助你縮小具體的位置，而不需要另一塊電路板的供電，以便在搜索中犧牲。不幸的是，我們的電路板本身并沒(méi)有燒焦，只是不走運的手指檢查了電路板是否過(guò)熱。

一些短路將位于電路板內部，不會(huì )產(chǎn)生燒傷點(diǎn)。這也意味著(zhù)從表層看，它們不會(huì )很明顯。在這里，您需要一些其他方法來(lái)檢測PCB中的短路。

伯恩斯絕對可以幫你找到一個(gè)短，但成本非常高。

紅外成像

如果你不是在一家剛剛超出硬件預算的初創(chuàng )公司，你可能會(huì )幸運地擁有一臺紅外攝像機。使用紅外攝像機可以幫助你找到產(chǎn)生大量熱量的區域。如果你沒(méi)有看到熱點(diǎn)遠離你的激活元件，那么你可能有一個(gè)PCB短路，即使短路是在內部層之間。

短路通常比正常的跟蹤或焊點(diǎn)電阻更高，因為它在設計中沒(méi)有得到優(yōu)化的好處（除非你真的不喜歡忽略規則檢查）。這種電阻，以及由于電源和接地之間的直接連接而產(chǎn)生的自然高電流，意味著(zhù)PCB短路中的導體將發(fā)熱。從最低電流. 理想情況下，你會(huì )在空頭造成更多傷害之前看到它。

手指測試是檢查特定部件是否過(guò)熱的一種方法

除了用你信任的眼睛檢查電路板的第一步之外，還有一些其他的方法可以檢查，以找出電路板短路的潛在原因。

要測試電路板是否短路，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)現任何有關(guān)短路位置或原因的線(xiàn)索，請拿起萬(wàn)用表，并嘗試在印刷電路板. 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)，但是追蹤你的測試點(diǎn)可以幫助你找出什么不是問(wèn)題所在。

你需要一個(gè)靈敏度為毫歐姆的非常好的萬(wàn)用表，如果它有一個(gè)嗡嗡聲功能，在你探測短路時(shí)提醒你，這是最簡(jiǎn)單的。例如，如果您測量PCB上相鄰記錄道或焊盤(pán)之間的電阻，則應測量高電阻。

如果測量到兩個(gè)導線(xiàn)之間的電阻非常低，而這兩個(gè)導線(xiàn)應該在單獨的電路中，則這兩個(gè)導線(xiàn)可能是在內部或外部橋接的。請注意，相鄰的兩個(gè)記錄道或焊盤(pán)與電感器橋接（例如在阻抗匹配網(wǎng)絡(luò )或離散濾波電路中）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，如果兩個(gè)導體在電路板上相距甚遠，并且電阻值很小，那么在電路板的某個(gè)地方就有一個(gè)電橋。

特別重要的是涉及接地過(guò)孔或接地平面的短路。具有內部接地層的多層PCB將包括一條通過(guò)靠近元件的通孔的回流路徑，這為檢查電路板表層上的所有其他通孔和焊盤(pán)提供了一個(gè)方便的位置。將一個(gè)探針?lè )旁诮拥剡B接上，并通過(guò)板上的其他導體接觸另一個(gè)探針。

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)探針接觸到兩個(gè)不同的接地過(guò)孔，您將讀取非常小的電阻。執行此操作時(shí)請注意布局，因為您不希望將短路誤認為是公共接地連接。所有其他未接地的外露導線(xiàn)在公共接地連接和導線(xiàn)本身之間的電阻應非常高。如果讀取的值很低，并且在相關(guān)導體和接地之間沒(méi)有電感器，則可能是部件損壞或短路。

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，無(wú)法找到它。

檢查有無(wú)短路部件還需要使用萬(wàn)用表測量電阻。如果目視檢查沒(méi)有發(fā)現焊盤(pán)之間有過(guò)多的焊料或金屬片，則短路可能是在組件上兩個(gè)焊盤(pán)/引腳之間的內層形成的。由于制造不當，組件上的焊盤(pán)/銷(xiāo)之間也可能發(fā)生短路。這是多氯聯(lián)苯應該接受DFM和設計規則檢查的原因之一；在制造過(guò)程中，放置得太近的焊盤(pán)和通孔可能會(huì )在無(wú)意中造成橋接和短路。

在這里，您需要測量IC或連接器上的針腳之間的電阻。相鄰的引腳特別容易受到短路的影響，但這并不是形成短路的唯一位置。檢查襯墊/針腳之間以及接地連接之間的電阻是否低。檢查接地墊與連接器和IC上其他針腳之間的電阻。這里顯示的是USB接口。

如果您認為在兩個(gè)導體之間或某個(gè)導體與地面之間存在短路，可以通過(guò)檢查附近的導體來(lái)縮小位置。當萬(wàn)用表的一根表筆在可疑的短路連接上時(shí)，將另一根表筆移到附近不同的接地連接上并檢查電阻。當您移動(dòng)到更遠的接地連接時(shí)，您應該會(huì )看到電阻的變化。如果電阻增大，則將接地導線(xiàn)從短路位置移開(kāi)。這有助于縮小短路的確切位置，甚至可以將其縮小到元件上的一對特定的焊盤(pán)/管腳。

有故障的元件或安裝不正確的元件都可能是短路的一部分，在您的電路板上產(chǎn)生許多問(wèn)題。您的部件可能有故障或仿制品，形成一個(gè)短的或短的外觀(guān)。

有些部件有壞掉的傾向，比如電解電容. 如果有可疑部件，請先檢查。如果你不確定，你通?？梢栽趃oogle上快速搜索那些你懷疑“失敗”的組件，看看這是否是一個(gè)常見(jiàn)問(wèn)題。如果測量到兩個(gè)電極/針腳之間的電阻非常低（它們都不是接地或電源針腳），則可能是由于元件燒壞而導致短路。這是一個(gè)明顯的跡象表明電容器壞了。一旦電容器壞了，或者施加的電壓超過(guò)擊穿閾值，電容器也會(huì )膨脹。

看到電容器頂部的突起了嗎？這是電容器壞掉的信號。

破壞性試驗顯然是最后手段。如果你能接觸到一個(gè)X射線(xiàn)成像裝置，那么你就可以在不破壞它的情況下檢查電路板的內部。

在沒(méi)有X光設備的情況下，您可以開(kāi)始拆卸部件并再次運行萬(wàn)用表測試。這有兩個(gè)方面的幫助。首先，這會(huì )讓你更容易接觸到熱焊盤(pán)。第二，它消除了故障部件導致短路的可能性，使您可以將注意力集中在導體上。如果您設法縮小短路的位置，使其與元件上的連接（例如，兩個(gè)焊盤(pán)之間）相連接，則可能不明顯該元件是否有缺陷，或電路板內部是否存在短路。此時(shí)，您可能需要卸下組件并檢查板上的焊盤(pán)。移除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。

如果空頭的位置（或者可能是多個(gè)空頭）仍然難以捉摸，你可以切開(kāi)棋盤(pán)，嘗試縮小空頭的位置。如果您知道短路的大致位置，那么您可以從電路板上切下一部分，然后在該部分重復您的萬(wàn)用表測試。此時(shí)，可以用萬(wàn)用表重復上述測試，以檢查特定位置是否存在短路。如果你已經(jīng)到了這一步，那么你的空頭已經(jīng)特別難以捉摸了。這至少可以讓你把你的短線(xiàn)縮小到PCB的特定區域。

當我們檢查我們的董事會(huì )是否有短路，因為我們是一個(gè)破產(chǎn)的初創(chuàng )公司，不包括紅外線(xiàn)測試，我們能發(fā)現的是短板的一半。所以，我們把這塊板切成四分之一，測試每個(gè)部分?；氐饺f(wàn)用表，確認大多數區段沒(méi)有VCC和接地連接在一起。但那四分之一的PCB是一個(gè)神秘的小黑洞，我們從來(lái)沒(méi)有接近過(guò)空頭。我們確實(shí)更換了制造商，并在下一輪生產(chǎn)中得到了測試板，而我們的電路板剛好能正常工作。