每個(gè)工程師都有這種“最壞的情況”，盡管他們幸免于難，但他們堅(jiān)持設(shè)計(jì)。在我職業(yè)生涯中最糟糕的一周里，我們收到了一批過期的PCB。這些PCB應(yīng)該在一個(gè)多月前已安裝在硬件中，并已在客戶現(xiàn)場部署。我們感到有點(diǎn)沮喪。
不用說，有些急于出貨這些新主板。一旦我們?yōu)樗鼈兗与娺M(jìn)行測試，您就可以聞到板子上散發(fā)出的臭氧。最昂貴的組件之一被加熱得如此之高，以至于實(shí)際上燒傷了一些人進(jìn)行“觸摸測試”。我們認(rèn)為，我們沒有時(shí)間去獲得一批測試板，而只是訂購了組裝好的PCB 。
除了顯而易見的挫敗感，向老板解釋主要的硬件故障，同時(shí)吮吸燃燒的手指是您可能遇到的最糟糕的會(huì)議之一。您能做的最好的事情就是提出一個(gè)計(jì)劃。如果您遇到這種情況，請(qǐng)按照以下方法在PCB上查找短路。
如何檢查PCB中的短路
您可以采取以下一些重要步驟來檢查PCB中的短路情況：
步驟1：如何在PCB中發(fā)現(xiàn)短路
步驟2：如何在電子板上測試電路短路
步驟3：如何在PCB上查找故障組件
步驟4：如何破壞性地測試PCB
步驟1：如何在PCB中發(fā)現(xiàn)短路
視力檢查
第一步是仔細(xì)觀察PCB的整個(gè)表面。如果有，請(qǐng)使用放大鏡或低倍顯微鏡。在焊盤或焊點(diǎn)之間尋找錫須。任何焊料的裂紋或斑點(diǎn)都應(yīng)引起注意。檢查所有通孔。如果指定了未鍍通孔，請(qǐng)確保板子上是這種情況。電鍍不良的過孔會(huì)在各層之間造成短路，并使您的所有東西都接地，VCC或兩者都綁在一起。
如果短路確實(shí)很嚴(yán)重，并且導(dǎo)致組件達(dá)到臨界溫度，則實(shí)際上您會(huì)在印刷電路板上看到灼傷的斑點(diǎn)。它們可能很小，但是會(huì)變成棕色，而不是正常的綠色阻焊劑。如果您有多塊板，那么燒毀的PCB可以幫助您縮小特定位置的范圍，而無需為另一塊板供電，以免犧牲搜索范圍。不幸的是，我們的電路板本身沒有燒傷，只是運(yùn)氣不好的手指檢查了集成電路是否過熱。
某些短路將在電路板內(nèi)部發(fā)生，并且不會(huì)產(chǎn)生燃燒點(diǎn)。這也意味著它們從表層不會(huì)被注意到。在這里，您將需要其他方法來檢測PCB中的短路。
紅外成像
如果您不是剛開始使用其硬件預(yù)算不足的初創(chuàng)公司，則可能很幸運(yùn)能夠使用紅外熱像儀。使用紅外熱像儀可以幫助您定位產(chǎn)生大量熱量的區(qū)域。如果沒有看到有源組件遠(yuǎn)離熱點(diǎn)，那么即使短路發(fā)生在內(nèi)部層之間，也可能發(fā)生PCB短路。
短路通常比普通走線或焊點(diǎn)具有更高的電阻，因?yàn)樗鼪]有在設(shè)計(jì)中進(jìn)行優(yōu)化的好處(除非您真的很想忽略規(guī)則檢查)。該電阻以及由于電源和地之間的直接連接而產(chǎn)生的自然高電流，意味著PCB短路中的導(dǎo)體會(huì)發(fā)熱。從您可以使用的最低電流開始。理想情況下，您會(huì)先看到短路，然后再造成更多損壞。
手指測試是檢查特定組件是否過熱的一種方法
步驟2：如何在電子板上測試電路短路
除了用可信賴的眼睛檢查電路板的第一步之外，您還可以通過其他幾種方法來查找導(dǎo)致PCB短路的潛在原因。
用數(shù)字萬用表測試
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。如果目視檢查未發(fā)現(xiàn)任何有關(guān)短路位置或原因的線索，請(qǐng)抓住萬用表并嘗試追蹤印刷電路板上的物理位置。萬用表的方法在大多數(shù)電子論壇中都受到了不同的評(píng)論，但是跟蹤測試點(diǎn)可以幫助您找出問題所在。
您將需要一個(gè)具有毫歐靈敏度的非常好的萬用表，如果它具有蜂鳴功能以在探測短路時(shí)向您發(fā)出警報(bào)，這是最簡單的。例如，如果測量PCB上相鄰走線或焊盤之間的電阻，則應(yīng)測量高電阻。
如果測量應(yīng)在單獨(dú)電路中的兩個(gè)導(dǎo)體之間的電阻非常低，則可能會(huì)在內(nèi)部或外部橋接這兩個(gè)導(dǎo)體。請(qǐng)注意，用電感器橋接的相鄰兩個(gè)走線或焊盤(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(shù)，因?yàn)殡姼衅髦皇且粋€(gè)線圈導(dǎo)體。但是，如果板上的兩個(gè)導(dǎo)體相距很遠(yuǎn)，并且您讀取的電阻很小，那么板上的某處就會(huì)有一個(gè)橋。
相對(duì)于地面的測試
特別重要的是涉及接地通孔或接地層的短路。具有內(nèi)部接地層的多層PCB將包括一條通過過孔附近組件的返回路徑，這為檢查電路板表面層上的所有其他過孔和焊盤提供了方便的位置。將一個(gè)探針放在接地連接上，并在板上其他導(dǎo)體上觸摸另一個(gè)探針。
板上的其他位置也將存在相同的接地連接，這意味著，如果將每個(gè)探針接觸到兩個(gè)不同的接地過孔，則讀數(shù)將很小。執(zhí)行此操作時(shí)請(qǐng)注意布局，因?yàn)槟幌雽⒍搪氛`認(rèn)為是公共接地連接。所有其他未接地的裸露導(dǎo)體在公共接地連接和導(dǎo)體本身之間應(yīng)具有很高的電阻。如果讀取的值很低，并且所討論的導(dǎo)體與地面之間沒有電感，則可能是組件損壞或短路。
萬用表探測可以幫助您找到短路線，但是它們并不總是足夠靈敏以找到短路線。
組件短路
檢查組件是否短路還涉及使用萬用表測量電阻。如果目視檢查未發(fā)現(xiàn)焊盤之間有過多的焊料或金屬薄片，則可能是在組件上兩個(gè)焊盤/引腳之間的內(nèi)部層中形成短路。由于加工不良，組件上的焊盤/引腳之間可能會(huì)發(fā)生短路。這是PCB應(yīng)該進(jìn)行DFM和設(shè)計(jì)規(guī)則檢查的原因之一。太靠近的焊盤和過孔可能會(huì)在制造過程中意外橋接或短路。
在這里，您需要測量IC或連接器上引腳之間的電阻。相鄰的引腳特別容易發(fā)生短路，但是這些并不是形成短路的唯一位置。檢查焊盤/引腳之間的電阻是否彼此相對(duì)，并且接地連接是否具有低電阻。
檢查接地墊和連接器和IC上其他引腳之間的電阻。這里顯示的是USB連接器。
縮小位置
如果您認(rèn)為兩條導(dǎo)體之間或某條導(dǎo)體與地面之間存在短路，則可以通過檢查附近的導(dǎo)體來縮小位置。將萬用表的一根導(dǎo)線連接到可疑的短路連接上，將另一根導(dǎo)線移到附近的不同接地連接上，并檢查電阻。當(dāng)您移至更遠(yuǎn)的接地時(shí)，應(yīng)該會(huì)看到電阻發(fā)生變化。如果電阻增加，則說明您正在將接地的導(dǎo)線從短路位置移開。這可以幫助您縮小短路的確切位置，甚至可以縮小到組件上特定的一對(duì)焊盤/引腳。
步驟3：如何在PCB上查找故障組件
有故障的組件或安裝不正確的組件可能是短路的一部分，從而在電路板上造成許多問題。您的組件可能有缺陷或偽造，造成短路或短路現(xiàn)象。
不良元件
有些組件會(huì)變質(zhì)，例如電解電容器。如果您有可疑組件，請(qǐng)先檢查那些組件。如果不確定，通常可以通過Google快速搜索懷疑為“失敗”的組件，以找出這是否是常見問題。如果您測量兩個(gè)焊盤/引腳之間的電阻非常低(它們都不是接地引腳或電源引腳)，則可能由于組件燒壞而導(dǎo)致短路。這清楚表明電容器已經(jīng)壞了。一旦電容器變壞或施加的電壓超過擊穿閾值，電容器也會(huì)凸出。
看到此電容器頂部的凸起了嗎?這表明電容器已損壞。
步驟4：如何破壞性地測試PCB
破壞性測試顯然是最后的手段。如果您可以使用X射線成像裝置，則可以檢查電路板的內(nèi)部而不破壞它。
在沒有X射線設(shè)備的情況下，您可以開始刪除組件并再次運(yùn)行萬用表測試。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短路的焊盤(包括導(dǎo)熱墊)。其次，它消除了短路引起故障的組件的可能性，使您可以專注于導(dǎo)體。如果您設(shè)法縮小到組件上連接的短路位置，例如兩個(gè)焊盤之間，則可能不清楚組件是否有缺陷或電路板內(nèi)部是否有短路。此時(shí)，您可能需要卸下組件并檢查板上的焊盤。卸下組件可讓您測試組件本身是否有缺陷，或者板上的焊盤是否在內(nèi)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，則可以切開電路板并嘗試縮小短路的位置。如果您對(duì)短路的一般位置有所了解，則可以切開電路板的一部分，然后在該部分重復(fù)進(jìn)行萬用表測試。此時(shí)，您可以用萬用表重復(fù)上述測試，以檢查特定位置的短路情況。如果您已經(jīng)達(dá)到了這一點(diǎn)，那么您的空頭已經(jīng)特別難以捉摸。這樣至少可以使您將短路的位置縮小到電路板的特定區(qū)域。