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短路保護(hù)需要知道哪些信息?這些是要知道的

  • 發(fā)表時(shí)間:2021-08-10 08:45:27
  • 來源:短路保護(hù)
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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(yùn)行速度顯著提高,導(dǎo)致 PCB 布局更加復(fù)雜,電路更加密集。結(jié)果,出現(xiàn)了許多制造問題,這被認(rèn)為是PCB制造商面臨的一個大問題

本文將討論P(yáng)CB故障的常見原因,PCB電路設(shè)計(jì)中的短路保護(hù),以及如何避免這兩者。此外,我們還提供了有關(guān)在 PCB 電路設(shè)計(jì)中防止短路以及設(shè)計(jì)人員如何降低 PCB 短路保護(hù)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(hù)——電路板燒毀

在生產(chǎn)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?yàn)檫@可能會對電路的電子元件造成嚴(yán)重?fù)p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(yīng)該有足夠的空間,以避免過熱引起的燃燒。    

1.2 短路保護(hù)——劣質(zhì)元件

需要在有限的時(shí)間內(nèi)生產(chǎn)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(yàn)證技術(shù)以保證高質(zhì)量的最終產(chǎn)品。

1.3 短路保護(hù)——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(yù)見的變化的影響。例如,意外的溫度變化可能會導(dǎo)致PCB 板和焊接點(diǎn)被包裹過多的灰塵將使 PCB 無法適當(dāng)冷卻,從而導(dǎo)致過熱問題。     

1.4 短路保護(hù)——電鍍空洞

為了實(shí)現(xiàn)功能強(qiáng)大和高速的產(chǎn)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(guān)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?yàn)?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(chǎn)品的性能。

1.5 短路保護(hù)——焊盤之間缺少阻焊層

對 PCB 中的銅跡線進(jìn)行絕緣以避免與其他導(dǎo)電材料意外接觸至關(guān)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(hù)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(dǎo)致引腳之間出現(xiàn)焊橋。由此產(chǎn)生的常見問題之一是形成短路和腐蝕。

2. 短路保護(hù)——如何避免印刷電路板故障

我們可以通過在鉆孔后適當(dāng)清潔電路板來避免因污染而導(dǎo)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(yàn)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。   

具有多層的復(fù)雜PCB 產(chǎn)品中,我們必須按照所用電路板類型的可接受標(biāo)準(zhǔn)驗(yàn)證各層是否正確對齊,否則會導(dǎo)致開路和短路影響產(chǎn)品的功能.

三、PCB電路設(shè)計(jì)中的短路保護(hù)

術(shù)語短路是指電流通過幾乎為零電阻的非預(yù)期路徑導(dǎo)致過量電流流入電路的事件。在PCB中,當(dāng)兩根導(dǎo)體無意連接時(shí)會發(fā)生短路,導(dǎo)致無關(guān)信號混合,甚至更糟,導(dǎo)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(jī)器生產(chǎn)的PCB中,導(dǎo)線很細(xì),我們需要使用更先進(jìn)的技術(shù)來檢測短路故障。

PCB電路設(shè)計(jì)中的短路.jpg

4、PCB電路設(shè)計(jì)中如何防止短路保護(hù)

不幸的是,檢測機(jī)器生產(chǎn)的 PCB 中的短路可能是制造商真正頭疼的問題。非常耗時(shí),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(yù)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(chǎn)測試,因?yàn)樗鼈冃枰荛L時(shí)間。此外,即使焊球的形狀發(fā)生變化,邏輯信號也可以按預(yù)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?yàn)槎搪窌a(chǎn)生錯誤的邏輯信號。然而,很難估計(jì)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(chǎn)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(jìn)行。它不僅可以識別短路,還可以揭示源自設(shè)計(jì)的錯誤。

我們應(yīng)該時(shí)刻記住,PCB 測試方法沒有 100% 的準(zhǔn)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(bǔ)償政策,以保證當(dāng) PCB 未通過電氣測試時(shí)您可以獲得補(bǔ)償。

短路保護(hù).jpg

5. 設(shè)計(jì)人員如何降低PCB短路保護(hù)的可能性?

一般來說,我們可以假設(shè)短路缺陷引起的PCB故障是PCB生產(chǎn)過程的故障。但是,設(shè)計(jì)人員可以遵循預(yù)防性設(shè)計(jì)程序來降低出現(xiàn)這些故障的可能性。

我們很可能在復(fù)雜的PCB 設(shè)計(jì)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(yù)防措施之一,但有時(shí)由于設(shè)計(jì)限制,這是不可能的。

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

短路保護(hù).jpg

結(jié)論

PCB 設(shè)計(jì)和生產(chǎn)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(shè)計(jì)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(chǎn)生有害影響。其他可能來自生產(chǎn)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(shí)的災(zāi)難性的。