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短路保护需要知道哪些信息?这些是要知道的

  • 发表时间:2021-08-10 08:45:27
  • 来源:短路保护
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由于多种原因,PCB 故障可能发生在元件之间的电气连接中。例如,PCB 的运行速度显着提高,导致 PCB 布局更加复杂,电路更加密集。结果,出现了许多制造问题,这被认为是PCB制造商面临的一个大问题

本文将讨论PCB故障的常见原因,PCB电路设计中的短路保护,以及如何避免这两者。此外,我们还提供了有关在 PCB 电路设计中防止短路以及设计人员如何降低 PCB 短路保护可能性的简要指南。

一、印制电路板故障的常见原因

1.1短路保护——电路板烧毁

在生产阶段,PCB 通常会经历涉及施加高温的各种制造步骤。重要的是不要将 PCB 暴露在极端温度下,因为这可能会对电路的电子元件造成严重损坏。集成到 PCB 中的每个电子元件都有特定的温度可以承受而不会被烧毁。这些组件很容易因不受控制的温度而损坏。另一件要记住的是,每个组件周围都应该有足够的空间,以避免过热引起的燃烧。    

1.2 短路保护——劣质元件

需要在有限的时间内生产大量微电子部件,这使得确保 PCB 部件的高可靠性具有挑战性。PCB 的明显制造缺陷是连接故障、残留助焊剂和不良焊接,这可能是以后麻烦的根源。这通常让 PCB 制造商别无选择,只能增加他们的验证技术以保证高质量的最终产品。

1.3 短路保护——环境因素

如前所述,PCB 包含通常尺寸较小的电子元件。此外,这些电子元件(例如,IC)对周围环境很敏感,并且容易受到温度、湿度和灰尘水平的不可预见的变化的影响。例如,意外的温度变化可能会导致PCB 板和焊接点被包裹过多的灰尘将使 PCB 无法适当冷却,从而导致过热问题。     

1.4 短路保护——电镀空洞

为了实现功能强大和高速的产品,PCB 制造商更喜欢使用具有许多组件的多层 PCB。多层PCB在电子系统中起着关键作用我们可以将其视为多个 PCB 连接在一起。通常,我们通过镀通孔 (PTH) 和埋孔/盲孔将 PCB 的多层互连不幸的是,这很快就会失败,因为 PTH 的渗透率通常高于盲孔和掩埋的渗透率PTH的状态和精度无疑会影响PCB的可靠性,甚至是整个最终产品的性能。

1.5 短路保护——焊盘之间缺少阻焊层

对 PCB 中的铜迹线进行绝缘以避免与其他导电材料意外接触至关重要因此,我们通常在PCB的铜层之上形成一个焊接层(掩膜)作为绝缘层。该绝缘层还可用于防止腐蚀和保护电路板免受其他环境变化的影响。通过焊盘,我们的意思是焊接板未覆盖的金属空间,PCB 组件连接到该空间。焊盘之间可能缺少焊接绝缘掩模,从而导致引脚之间出现焊桥。由此产生的常见问题之一是形成短路和腐蚀。

2. 短路保护——如何避免印刷电路板故障

我们可以通过在钻孔后适当清洁电路板来避免因污染而导致的 PCB 缺陷。此外,我们可以通过遵循制造商推荐的钻孔规则来避免钻孔失败。与经验丰富的 PCB 公司打交道可以避免这两个问题。在形成阻焊层的过程中,可能会出现薄的铜楔。这通常由 DFM 测试发现,可以通过确保每个部分具有最小宽度来防止。   

具有多层的复杂PCB 产品中,我们必须按照所用电路板类型的可接受标准验证各层是否正确对齐,否则会导致开路和短路影响产品的功能.

三、PCB电路设计中的短路保护

术语短路是指电流通过几乎为零电阻的非预期路径导致过量电流流入电路的事件。在PCB中,当两根导体无意连接时会发生短路,导致无关信号混合,甚至更糟,导致连接损坏。

如果短路是在两根粗线之间,我们可以用肉眼识别短路;然而,在许多情况下,很难识别短路,特别是如果电线如此之小。在机器生产的PCB中,导线很细,我们需要使用更先进的技术来检测短路故障。

PCB电路设计中的短路.jpg

4、PCB电路设计中如何防止短路保护

不幸的是,检测机器生产的 PCB 中的短路可能是制造商真正头疼的问题。非常耗时,而且比整个组装的PCB板还要贵!短路是一种不可能有零发生概率的问题。

换句话说,我们无法避免它,但我们可以通过预防措施来降低其发生的可能性。为了检测短路缺陷,我们可以使用X射线检查方法。但是,这些测试方法可能不会用于生产测试,因为它们需要很长时间。此外,即使焊球的形状发生变化,逻辑信号也可以按预期传播。

因此,在测试中可能会出现一些过度杀伤。我们还可以利用边界扫描检查方法,因为短路会产生错误的逻辑信号。然而,很难估计错误的影响。因此,即使使用测试方法来检测这些缺陷,也可能无法检测到它们。此外,可能很难找到连接的引线。

另一方面,生产后的电气测试是检测短路的最佳检查方法之一。这种测试通常使用飞针进行。它不仅可以识别短路,还可以揭示源自设计的错误。

我们应该时刻记住,PCB 测试方法没有 100% 的准确度,短路可以逃避测试程序。然而,测试 PCB 总是有益的,它可以防止损坏的PCB 被组装并发送到高级步骤。

一个正常的程序是确保您与制造商制定了补偿政策,以保证当 PCB 未通过电气测试时您可以获得补偿。

短路保护.jpg

5. 设计人员如何降低PCB短路保护的可能性?

一般来说,我们可以假设短路缺陷引起的PCB故障是PCB生产过程的故障。但是,设计人员可以遵循预防性设计程序来降低出现这些故障的可能性。

我们很可能在复杂的PCB 设计中遇到短路,包括许多组件。因此,在铜连接和焊盘之间允许更大的空间是这些预防措施之一,但有时由于设计限制,这是不可能的。

设计师可以使用先进的设计软件来设置间隙规则并修改最小允许空间,然后再决定完成设计过程并将其发送给制造商。

短路保护.jpg

结论

PCB 设计和生产程序的密度意味着 PCB 缺陷出现的可能性很大。其中一些问题是由于设计错误造成的,例如组件之间的间隙或间距不足,这会对最终 PCB 的功能产生有害影响。其他可能来自生产过程中的错误,例如钻孔错误或过度蚀刻,这可能是非常昂贵且耗时的灾难性的。