由于多種原因，PCB 故障可能發(fā)生在元件之間的電氣連接中。例如，PCB 的運行速度顯著提高，導致 PCB 布局更加復雜，電路更加密集。結果，出現(xiàn)了許多制造問題，這被認為是PCB制造商面臨的一個大問題。

本文將討論PCB故障的常見原因，PCB電路設計中的短路保護，以及如何避免這兩者。此外，我們還提供了有關在 PCB 電路設計中防止短路以及設計人員如何降低 PCB 短路保護可能性的簡要指南。

一、印制電路板故障的常見原因

1.1短路保護——電路板燒毀

在生產階段，PCB 通常會經(jīng)歷涉及施加高溫的各種制造步驟。重要的是不要將 PCB 暴露在極端溫度下，因為這可能會對電路的電子元件造成嚴重損壞。集成到 PCB 中的每個電子元件都有特定的溫度可以承受而不會被燒毀。這些組件很容易因不受控制的溫度而損壞。另一件要記住的是，每個組件周圍都應該有足夠的空間，以避免過熱引起的燃燒。    

1.2 短路保護——劣質元件

需要在有限的時間內生產大量微電子部件，這使得確保 PCB 部件的高可靠性具有挑戰(zhàn)性。PCB 的明顯制造缺陷是連接故障、殘留助焊劑和不良焊接，這可能是以后麻煩的根源。這通常讓 PCB 制造商別無選擇，只能增加他們的驗證技術以保證高質量的最終產品。

1.3 短路保護——環(huán)境因素

如前所述，PCB 包含通常尺寸較小的電子元件。此外，這些電子元件（例如，IC）對周圍環(huán)境很敏感，并且容易受到溫度、濕度和灰塵水平的不可預見的變化的影響。例如，意外的溫度變化可能會導致PCB 板和焊接點被包裹。過多的灰塵將使 PCB 無法適當冷卻，從而導致過熱問題。     

1.4 短路保護——電鍍空洞

為了實現(xiàn)功能強大和高速的產品，PCB 制造商更喜歡使用具有許多組件的多層 PCB。多層PCB在電子系統(tǒng)中起著關鍵作用；我們可以將其視為多個 PCB 連接在一起。通常，我們通過鍍通孔 (PTH) 和埋孔/盲孔將 PCB 的多層互連。不幸的是，這很快就會失敗，因為 PTH 的滲透率通常高于盲孔和掩埋的滲透率。PTH的狀態(tài)和精度無疑會影響PCB的可靠性，甚至是整個最終產品的性能。

1.5 短路保護——焊盤之間缺少阻焊層

對 PCB 中的銅跡線進行絕緣以避免與其他導電材料意外接觸至關重要。因此，我們通常在PCB的銅層之上形成一個焊接層（掩膜）作為絕緣層。該絕緣層還可用于防止腐蝕和保護電路板免受其他環(huán)境變化的影響。通過焊盤，我們的意思是焊接板未覆蓋的金屬空間，PCB 組件連接到該空間。焊盤之間可能缺少焊接絕緣掩模，從而導致引腳之間出現(xiàn)焊橋。由此產生的常見問題之一是形成短路和腐蝕。

2. 短路保護——如何避免印刷電路板故障

我們可以通過在鉆孔后適當清潔電路板來避免因污染而導致的 PCB 缺陷。此外，我們可以通過遵循制造商推薦的鉆孔規(guī)則來避免鉆孔失敗。與經(jīng)驗豐富的 PCB 公司打交道可以避免這兩個問題。在形成阻焊層的過程中，可能會出現(xiàn)薄的銅楔。這通常由 DFM 測試發(fā)現(xiàn)，可以通過確保每個部分具有最小寬度來防止。   

在具有多層的復雜PCB 產品中，我們必須按照所用電路板類型的可接受標準驗證各層是否正確對齊，否則會導致開路和短路影響產品的功能.

三、PCB電路設計中的短路保護

術語短路是指電流通過幾乎為零電阻的非預期路徑導致過量電流流入電路的事件。在PCB中，當兩根導體無意連接時會發(fā)生短路，導致無關信號混合，甚至更糟，導致連接損壞。

如果短路是在兩根粗線之間，我們可以用肉眼識別短路；然而，在許多情況下，很難識別短路，特別是如果電線如此之小。在機器生產的PCB中，導線很細，我們需要使用更先進的技術來檢測短路故障。

4、PCB電路設計中如何防止短路保護

不幸的是，檢測機器生產的 PCB 中的短路可能是制造商真正頭疼的問題。非常耗時，而且比整個組裝的PCB板還要貴！短路是一種不可能有零發(fā)生概率的問題。

換句話說，我們無法避免它，但我們可以通過預防措施來降低其發(fā)生的可能性。為了檢測短路缺陷，我們可以使用X射線檢查方法。但是，這些測試方法可能不會用于生產測試，因為它們需要很長時間。此外，即使焊球的形狀發(fā)生變化，邏輯信號也可以按預期傳播。

因此，在測試中可能會出現(xiàn)一些過度殺傷。我們還可以利用邊界掃描檢查方法，因為短路會產生錯誤的邏輯信號。然而，很難估計錯誤的影響。因此，即使使用測試方法來檢測這些缺陷，也可能無法檢測到它們。此外，可能很難找到連接的引線。

另一方面，生產后的電氣測試是檢測短路的最佳檢查方法之一。這種測試通常使用飛針進行。它不僅可以識別短路，還可以揭示源自設計的錯誤。

我們應該時刻記住，PCB 測試方法沒有 100% 的準確度，短路可以逃避測試程序。然而，測試 PCB 總是有益的，它可以防止損壞的PCB 被組裝并發(fā)送到高級步驟。

一個正常的程序是確保您與制造商制定了補償政策，以保證當 PCB 未通過電氣測試時您可以獲得補償。

5. 設計人員如何降低PCB短路保護的可能性？

一般來說，我們可以假設短路缺陷引起的PCB故障是PCB生產過程的故障。但是，設計人員可以遵循預防性設計程序來降低出現(xiàn)這些故障的可能性。

我們很可能在復雜的PCB 設計中遇到短路，包括許多組件。因此，在銅連接和焊盤之間允許更大的空間是這些預防措施之一，但有時由于設計限制，這是不可能的。

設計師可以使用先進的設計軟件來設置間隙規(guī)則并修改最小允許空間，然后再決定完成設計過程并將其發(fā)送給制造商。

結論

PCB 設計和生產程序的密度意味著 PCB 缺陷出現(xiàn)的可能性很大。其中一些問題是由于設計錯誤造成的，例如組件之間的間隙或間距不足，這會對最終 PCB 的功能產生有害影響。其他可能來自生產過程中的錯誤，例如鉆孔錯誤或過度蝕刻，這可能是非常昂貴且耗時的災難性的。