由於多種原因，PCB 故(gu)障(zhang)可能(neng)發(fa)生在(zai)元(yuan)件之(zhi)間的電氣連接(jie)中。例(li)如，PCB 的運行速(su)度(du)顯(xian)著(zhe)提(ti)高，導(dao)致 PCB 布(bu)局(ju)更加(jia)復(fu)雜(za)，電路更加(jia)密(mi)集(ji)。結(jie)果(guo)，出現了(le)許(xu)多制(zhi)造(zao)問題，這(zhe)被認為是PCB制(zhi)造(zao)商(shang)面(mian)臨的壹(yi)個大(da)問題。

本文將(jiang)討(tao)論PCB故(gu)障(zhang)的常(chang)見(jian)原因，PCB電路設計(ji)中的短(duan)路保護(hu)，以及(ji)如(ru)何避免(mian)這(zhe)兩(liang)者。此外，我(wo)們(men)還提(ti)供(gong)了(le)有關在 PCB 電路設計(ji)中防(fang)止(zhi)短路以及(ji)設計(ji)人(ren)員如何降低(di) PCB 短路保護(hu)可能(neng)性的簡要指南(nan)。

壹(yi)、印(yin)制(zhi)電路板故(gu)障(zhang)的常(chang)見(jian)原因

1.1短路保護(hu)——電路板燒毀(hui)

在(zai)生產階段(duan)，PCB 通(tong)常(chang)會(hui)經歷(li)涉(she)及(ji)施(shi)加(jia)高溫(wen)的各種制(zhi)造(zao)步(bu)驟。重要的是不要(yao)將(jiang) PCB 暴(bao)露在極端溫(wen)度(du)下(xia)，因(yin)為這(zhe)可(ke)能(neng)會(hui)對電路的電子元(yuan)件造(zao)成(cheng)嚴(yan)重(zhong)損壞。集成(cheng)到 PCB 中的每(mei)個電子元(yuan)件都有特(te)定(ding)的溫(wen)度(du)可(ke)以承(cheng)受(shou)而不(bu)會(hui)被燒毀(hui)。這(zhe)些組件很容易因(yin)不(bu)受(shou)控制(zhi)的溫(wen)度(du)而損壞。另壹(yi)件要記住(zhu)的是，每個組(zu)件周圍都應(ying)該有足夠的空(kong)間，以避免(mian)過熱(re)引(yin)起(qi)的燃燒。    

1.2 短路保護(hu)——劣質元(yuan)件

需(xu)要(yao)在(zai)有限(xian)的時間內(nei)生(sheng)產大量微電子部件，這(zhe)使(shi)得確保(bao) PCB 部件的高可靠(kao)性具(ju)有挑戰性。PCB 的明(ming)顯(xian)制(zhi)造(zao)缺(que)陷是連接(jie)故(gu)障(zhang)、殘(can)留助焊劑和(he)不良(liang)焊接(jie)，這(zhe)可(ke)能(neng)是以後(hou)麻(ma)煩(fan)的根(gen)源(yuan)。這(zhe)通(tong)常(chang)讓(rang) PCB 制(zhi)造(zao)商(shang)別無(wu)選(xuan)擇，只(zhi)能(neng)增(zeng)加(jia)他(ta)們(men)的驗證技術(shu)以保證(zheng)高質量的最(zui)終(zhong)產品。

1.3 短(duan)路保護(hu)——環境(jing)因素(su)

如前(qian)所(suo)述(shu)，PCB 包(bao)含(han)通(tong)常(chang)尺(chi)寸(cun)較(jiao)小(xiao)的電子元(yuan)件。此外，這(zhe)些電子元(yuan)件（例(li)如，IC）對周圍環(huan)境(jing)很敏(min)感(gan)，並(bing)且容易受(shou)到溫(wen)度(du)、濕(shi)度(du)和(he)灰塵(chen)水(shui)平的不(bu)可(ke)預見的變(bian)化(hua)的影響。例(li)如，意外的溫(wen)度(du)變(bian)化(hua)可(ke)能(neng)會(hui)導(dao)致PCB 板(ban)和(he)焊接(jie)點(dian)被包(bao)裹(guo)。過多的灰(hui)塵(chen)將(jiang)使(shi) PCB 無(wu)法(fa)適當冷卻，從而導(dao)致過(guo)熱(re)問題。     

1.4 短路保護(hu)——電鍍(du)空(kong)洞

為了(le)實(shi)現(xian)功(gong)能(neng)強(qiang)大和(he)高速(su)的產品，PCB 制(zhi)造(zao)商(shang)更喜(xi)歡(huan)使用(yong)具(ju)有許多組件的多層(ceng) PCB。多層(ceng)PCB在電子系統中起著(zhe)關鍵作用；我(wo)們(men)可(ke)以將(jiang)其視(shi)為多個 PCB 連(lian)接(jie)在壹(yi)起。通(tong)常(chang)，我(wo)們(men)通(tong)過(guo)鍍(du)通(tong)孔 (PTH) 和(he)埋孔/盲(mang)孔將(jiang) PCB 的多層(ceng)互連(lian)。不(bu)幸的是，這(zhe)很(hen)快就會(hui)失敗，因為 PTH 的滲(shen)透(tou)率通(tong)常(chang)高於盲(mang)孔和(he)掩埋的滲(shen)透(tou)率。PTH的狀(zhuang)態(tai)和(he)精(jing)度(du)無(wu)疑(yi)會(hui)影響PCB的可(ke)靠(kao)性，甚(shen)至(zhi)是整個最(zui)終(zhong)產品的性能(neng)。

1.5 短路保護(hu)——焊盤(pan)之(zhi)間缺(que)少(shao)阻焊層(ceng)

對 PCB 中的銅(tong)跡線進行絕(jue)緣(yuan)以避免(mian)與其他導(dao)電材料意(yi)外接(jie)觸至(zhi)關重要。因此，我(wo)們(men)通(tong)常(chang)在(zai)PCB的銅(tong)層(ceng)之(zhi)上(shang)形(xing)成(cheng)壹(yi)個焊(han)接(jie)層(ceng)（掩膜）作為絕(jue)緣(yuan)層(ceng)。該絕(jue)緣(yuan)層(ceng)還可(ke)用於防(fang)止(zhi)腐蝕(shi)和(he)保護(hu)電路板免(mian)受(shou)其他環(huan)境(jing)變(bian)化(hua)的影響。通(tong)過(guo)焊盤(pan)，我(wo)們(men)的意(yi)思(si)是焊接(jie)板未覆(fu)蓋的金(jin)屬(shu)空(kong)間，PCB 組(zu)件連接(jie)到該空(kong)間。焊(han)盤(pan)之(zhi)間可(ke)能(neng)缺少(shao)焊接(jie)絕(jue)緣(yuan)掩模，從而導(dao)致引(yin)腳(jiao)之(zhi)間出(chu)現(xian)焊橋。由此產生的常(chang)見(jian)問題之(zhi)壹(yi)是形成(cheng)短路和(he)腐蝕(shi)。

2. 短(duan)路保護(hu)——如何避免(mian)印(yin)刷(shua)電路板故(gu)障(zhang)

我(wo)們(men)可(ke)以通(tong)過(guo)在鉆孔後(hou)適當清(qing)潔電路板來避(bi)免(mian)因汙(wu)染而導(dao)致的 PCB 缺(que)陷(xian)。此外，我(wo)們(men)可(ke)以通(tong)過(guo)遵(zun)循(xun)制(zhi)造(zao)商(shang)推薦(jian)的鉆孔規則來(lai)避(bi)免(mian)鉆孔失(shi)敗(bai)。與經(jing)驗豐富的 PCB 公司(si)打(da)交道可以避免(mian)這(zhe)兩(liang)個問題。在形(xing)成阻(zu)焊(han)層(ceng)的過(guo)程中，可能(neng)會(hui)出現薄的銅(tong)楔。這(zhe)通(tong)常(chang)由(you) DFM 測(ce)試發(fa)現，可(ke)以通(tong)過(guo)確保(bao)每(mei)個部分具(ju)有最(zui)小(xiao)寬度(du)來(lai)防(fang)止(zhi)。   

在具(ju)有多層(ceng)的復(fu)雜(za)PCB 產品中，我(wo)們(men)必(bi)須(xu)按(an)照(zhao)所(suo)用(yong)電路板類(lei)型(xing)的可(ke)接(jie)受(shou)標(biao)準(zhun)驗證各層(ceng)是否正(zheng)確對(dui)齊(qi)，否則會(hui)導(dao)致開路和(he)短路影響產品的功(gong)能(neng).

三、PCB電路設計(ji)中的短(duan)路保護(hu)

術(shu)語(yu)短(duan)路是指電流(liu)通(tong)過(guo)幾乎(hu)為零(ling)電阻的非(fei)預期(qi)路徑(jing)導(dao)致過(guo)量電流(liu)流(liu)入(ru)電路的事(shi)件。在PCB中，當兩(liang)根(gen)導(dao)體(ti)無(wu)意連(lian)接(jie)時會(hui)發(fa)生短(duan)路，導(dao)致無(wu)關信號混合，甚至(zhi)更糟，導(dao)致連(lian)接(jie)損壞。

如果(guo)短路是在兩(liang)根粗線之(zhi)間，我(wo)們(men)可(ke)以用肉(rou)眼識(shi)別短路；然而，在(zai)許(xu)多情(qing)況(kuang)下，很難(nan)識別短路，特(te)別是如果(guo)電線如(ru)此之(zhi)小。在(zai)機(ji)器(qi)生產的PCB中，導(dao)線很(hen)細(xi)，我(wo)們(men)需(xu)要(yao)使(shi)用(yong)更先進的技術(shu)來(lai)檢(jian)測(ce)短路故(gu)障(zhang)。

4、PCB電路設計(ji)中如何防(fang)止(zhi)短路保護(hu)

不幸的是，檢測(ce)機(ji)器(qi)生產的 PCB 中的短(duan)路可能(neng)是制(zhi)造(zao)商(shang)真正(zheng)頭疼(teng)的問題。非(fei)常(chang)耗時，而且(qie)比(bi)整個組(zu)裝的PCB板(ban)還要(yao)貴！短路是壹(yi)種不(bu)可能(neng)有零(ling)發(fa)生概(gai)率的問題。

換(huan)句(ju)話(hua)說，我(wo)們(men)無(wu)法(fa)避免(mian)它，但我(wo)們(men)可(ke)以通(tong)過(guo)預防(fang)措施(shi)來(lai)降低(di)其發(fa)生的可(ke)能(neng)性。為了(le)檢(jian)測(ce)短路缺陷，我(wo)們(men)可(ke)以使用(yong)X射線檢(jian)查(zha)方法(fa)。但是，這(zhe)些測(ce)試方(fang)法(fa)可能(neng)不會(hui)用於生產測(ce)試，因(yin)為它們(men)需(xu)要(yao)很(hen)長(chang)時間。此外，即(ji)使(shi)焊(han)球的形(xing)狀(zhuang)發(fa)生變(bian)化(hua)，邏輯(ji)信(xin)號也可以按預期(qi)傳(chuan)播。

因(yin)此，在測(ce)試中可能(neng)會(hui)出現壹(yi)些過度(du)殺(sha)傷(shang)。我(wo)們(men)還可(ke)以利(li)用(yong)邊界(jie)掃(sao)描檢(jian)查(zha)方(fang)法(fa)，因為短路會(hui)產生錯誤(wu)的邏輯(ji)信(xin)號。然而，很(hen)難(nan)估計(ji)錯誤(wu)的影響。因(yin)此，即使(shi)使用(yong)測(ce)試方(fang)法(fa)來檢測(ce)這(zhe)些缺陷(xian)，也(ye)可能(neng)無(wu)法(fa)檢測(ce)到它(ta)們(men)。此外，可(ke)能(neng)很難(nan)找到連(lian)接(jie)的引(yin)線。

另(ling)壹(yi)方面(mian)，生產後(hou)的電氣測(ce)試是檢測(ce)短路的最(zui)佳檢查(zha)方法(fa)之(zhi)壹(yi)。這(zhe)種測(ce)試通(tong)常(chang)使(shi)用(yong)飛針(zhen)進行。它不僅(jin)可以識別短路，還可(ke)以揭示(shi)源自設計(ji)的錯誤(wu)。

我(wo)們(men)應(ying)該時刻(ke)記住(zhu)，PCB 測(ce)試方(fang)法(fa)沒有 100% 的準(zhun)確度(du)，短(duan)路可以逃避(bi)測(ce)試程序(xu)。然而，測(ce)試 PCB 總(zong)是有益(yi)的，它(ta)可(ke)以防(fang)止(zhi)損壞的PCB 被組裝並發(fa)送到(dao)高級步(bu)驟。

壹(yi)個正(zheng)常(chang)的程序(xu)是確保(bao)您(nin)與制(zhi)造(zao)商(shang)制(zhi)定了(le)補(bu)償(chang)政(zheng)策(ce)，以保證(zheng)當 PCB 未通(tong)過(guo)電氣測(ce)試時您(nin)可(ke)以獲得(de)補(bu)償(chang)。

5. 設計(ji)人(ren)員如何降低(di)PCB短路保護(hu)的可(ke)能(neng)性？

壹(yi)般(ban)來(lai)說，我(wo)們(men)可(ke)以假(jia)設短路缺陷引(yin)起(qi)的PCB故(gu)障(zhang)是PCB生產過程的故(gu)障(zhang)。但是，設計(ji)人(ren)員可以遵(zun)循(xun)預防(fang)性設計(ji)程序(xu)來降低(di)出現這(zhe)些故(gu)障(zhang)的可(ke)能(neng)性。

我(wo)們(men)很(hen)可能(neng)在復(fu)雜(za)的PCB 設計(ji)中遇到(dao)短路，包(bao)括(kuo)許(xu)多組件。因此，在銅(tong)連接(jie)和(he)焊盤(pan)之(zhi)間允(yun)許(xu)更大(da)的空(kong)間是這(zhe)些預防(fang)措施(shi)之(zhi)壹(yi)，但有時由(you)於(yu)設計(ji)限(xian)制(zhi)，這(zhe)是不可(ke)能(neng)的。

設計(ji)師可(ke)以使用(yong)先進的設計(ji)軟(ruan)件來設置間隙(xi)規則並(bing)修(xiu)改最(zui)小(xiao)允許空(kong)間，然後(hou)再(zai)決(jue)定(ding)完(wan)成設計(ji)過(guo)程並(bing)將(jiang)其發(fa)送給(gei)制(zhi)造(zao)商(shang)。

結(jie)論(lun)

PCB 設計(ji)和(he)生產程序(xu)的密(mi)度(du)意(yi)味著(zhe) PCB 缺(que)陷(xian)出(chu)現(xian)的可(ke)能(neng)性很(hen)大(da)。其中壹(yi)些問題是由於(yu)設計(ji)錯誤(wu)造(zao)成(cheng)的，例(li)如組件之(zhi)間的間隙(xi)或間距(ju)不(bu)足，這(zhe)會(hui)對最(zui)終(zhong) PCB 的功(gong)能(neng)產生有害影響。其他可(ke)能(neng)來自生(sheng)產過程中的錯誤(wu)，例(li)如鉆孔錯誤(wu)或過度(du)蝕(shi)刻(ke)，這(zhe)可(ke)能(neng)是非(fei)常(chang)昂貴且耗時的災(zai)難(nan)性的。