如何测试 PCB 上的短路

2021-06-16

如何测试 PCB 上的短路

如何检查 PCB 中的短路

以下是本文中的一些重要步骤，您可以采取这些步骤来定位 PCB 设计上的短路：

步骤 1：如何查找 PCB 中的短路

步骤 2：如何测试电路板上的短路

步骤 3：如何查找 PCB 上的故障元件

第 4 步：如何破坏性地测试 PCB

步骤 1：如何查找 PCB 中的短路

视力检查

假设您已经过了试验板设计阶段并且没有内置断路器，那么在 PCB 上定位短路的第一步是仔细查看 PCB 的整个表面。如果您有可用的，请在电路板检查期间使用放大镜或低倍显微镜。从电源开始并继续工作，寻找焊盘或焊点之间的锡须。任何裂纹或焊料斑点都应引起注意。检查所有过孔。如果您指定了未电镀的过孔，请确保电路板上是这种情况。电镀不良的过孔会在层之间造成短路，并使您的所有东西都接地、VCC 或两者兼而有之。

如果短路真的很严重并导致组件达到临界温度，您实际上会在印刷电路板上看到烧焦的点。它们可能非常小，但会显着变色为棕色，而不是正常的绿色阻焊层。如果您有多个电路板，烧毁的印刷电路板可以帮助您缩小特定位置的范围，而无需在搜索中牺牲另一块电路板的电源。不幸的是，我们的电路板的 PCB 本身没有任何烧伤，只是检查 IC 过热的不幸手指。

有些短路会在电路板内部，不会产生烧点。这也意味着它们不会从表面层被注意到。这是您需要一些其他方法来检测 PCB 中的短路的地方。

烧伤绝对可以帮助您找到短路，但成本非常高。

红外成像

如果您所在的初创公司不是刚刚超出硬件预算，那么您可能很幸运能够使用红外摄像头。使用红外摄像机可以帮助您定位产生大量热量的区域。如果您没有看到远离有源元件的热点，那么您可能有 PCB 短路，即使短路发生在内部层之间。

短路通常比普通走线或焊点具有更高的电阻，因为它没有在您的设计中进行优化的好处（除非您真的很讨厌忽略规则检查）。该电阻以及由于电源和地之间的直接连接而自然产生的高电流，意味着 PCB 短路中的导体会发热。从最低电流开始。理想情况下，您会在短路造成更多损坏之前看到它。

手指测试是检查特定组件是否过热的一种方法

步骤 2：如何测试电路板上的短路

除了使用可靠的眼睛检查电路板的第一步之外，您还可以通过其他一些方法进行检查以找出 PCB 短路的潜在原因。

用数字万用表测试

要测试电路板是否短路，您需要检查电路中不同点之间的电阻。如果目视检查没有发现有关短路位置或原因的任何线索，请拿起万用表并尝试追踪印刷电路板上的物理位置。万用表方法在大多数电子论坛上得到了褒贬不一的评价，但跟踪测试点可以帮助您找出问题所在。

您将需要一个具有毫欧灵敏度的非常好的万用表，如果它具有蜂鸣功能以在您探测短路时提醒您，这是最简单的。例如，如果您测量 PCB 上相邻走线或焊盘之间的电阻，您应该测量高电阻。

如果您测量应该位于不同电路中的两个导体之间的电阻非常低，则这两个导体可能在内部或外部桥接。请注意，用电感器桥接的相邻两条走线或焊盘（例如在阻抗匹配网络或分立滤波器电路中）将产生非常低的电阻读数，因为电感器只是一个线圈导体。但是，如果电路板上的两个导体相距很远，并且您读取的电阻很小，那么电路板上的某个地方就有了一个电桥。

相对于地面的测试

特别重要的是涉及接地通孔或接地平面的短路。带有内部接地层的多层 PCB 将包括一条通过元件附近的过孔的返回路径，这为检查电路板表层上的所有其他过孔和焊盘提供了方便的位置。在接地连接上设置一个探头，并通过电路板上的其他导体接触另一个探头。

同样的接地连接将出现在电路板上的其他位置，这意味着如果您将每个探头接触到两个不同的接地过孔，您将看到非常小的电阻。执行此操作时请注意布局，因为您不想将短路误认为是公共接地连接。所有其他未接地的裸露导体应在您的公共接地连接和导体本身之间读取非常高的电阻。如果您读取的值非常低，并且相关导体和地之间没有电感器，那么您可能有一个坏组件或短路。

万用表探测可以帮助您追踪短路，但它们并不总是足够灵敏以找到它。 

短路组件

检查短路组件还包括使用万用表测量电阻。如果目视检查未发现焊盘之间存在过多焊料或金属薄片，则您的短路可能已在组件上两个焊盘/引脚之间的内层中形成。由于制造不良，组件上的焊盘/引脚之间也可能发生短路。这是 PCB 应该进行 DFM 和设计规则检查的原因之一；放置得太近的焊盘和通孔可能会在制造过程中意外桥接和短路。

在这里，您需要测量 IC 或连接器上的引脚之间的电阻。相邻引脚特别容易短路，但这些并不是唯一可以形成短路的位置。检查焊盘/引脚之间相对于彼此的电阻和接地连接是否具有低电阻。

检查接地焊盘与连接器和 IC 上的其他引脚之间的电阻。此处显示的是 USB 连接器。 

缩小位置

如果您认为在两个导体之间或某些导体与地之间发现了短路，您可以通过检查附近的导体来缩小位置。将万用表的一根导线置于可疑短路连接上，将另一根导线移至附近不同的接地连接并检查电阻。当您移动到更远的接地连接时，您应该会看到电阻发生变化。如果电阻增加，那么您将接地导线从短路位置移开。这有助于您缩小短路的确切位置，您甚至可以将其缩小到组件上的特定焊盘/引脚对。

步骤 3：如何查找 PCB 上的故障元件

有故障的组件或安装不正确的组件可能是短路的一部分，从而在您的电路板上产生许多问题。您的组件可能有缺陷或伪造，造成短路或出现短路。

坏组件

某些组件有变坏的趋势，例如电解电容器。如果您有可疑组件，请先检查这些组件。如果您不确定，您通常可以在谷歌上快速搜索您怀疑“失败”的组件，以确定它是否是一个常见问题。如果您测量两个焊盘/引脚（它们都不是接地或电源引脚）之间的电阻非常低，则可能由于组件烧毁而导致短路。这是电容器坏了的明显迹象。一旦变坏或施加的电压超过击穿阈值，电容器也会膨胀。

看到这个电容器顶部的凸起了吗？这是电容器坏了的明显迹象。 

第 4 步：如何破坏性地测试 PCB

破坏性测试显然是不得已的措施。如果您可以使用 X 射线成像装置，那么您可以在不破坏电路板的情况下检查电路板的内部。

在没有 X 射线装置的情况下，您可以开始卸下组件并再次运行万用表测试。这有两个方面的帮助。首先，它使您可以更轻松地接触可能会短路的焊盘，包括热焊盘。其次，它消除了由故障组件造成短路的可能性，让您可以专注于导体。如果您设法将短路的位置缩小到组件上的连接，例如两个焊盘之间，则组件是否有缺陷或电路板内部某处是否存在短路可能并不明显。此时，您可能需要卸下组件并检查板上的焊盘。卸下组件可以测试组件本身是否有缺陷，或者板上的焊盘是否在内部桥接。

如果短路（或可能是多个短路）的位置仍然难以捉摸，您可以切开电路板并尝试缩小短路的位置。如果您知道短路的大致位置，则可以切出电路板的一部分并在该部分重复万用表测试。此时，您可以用万用表重复上述测试，检查特定位置是否短路。如果您已经达到了这一点，那么您的短片就已经特别难以捉摸了。这至少可以让您将短路的位置缩小到电路板的特定区域。

当我们检查我们的电路板是否短路时，由于我们是一家破产的初创公司，因此不包括红外测试，我们所能弄清楚的就是短路位于电路板的一半。因此，我们将电路板切成四分之一并测试每个部分。回到万用表确认大多数部分没有将 VCC 和接地连接在一起。但是董事会的那四分之一是一个神秘的小黑洞，我们从未接近空头。我们确实更换了制造商并在下一轮生产中获得了测试板，而我们的板恰好可以正常运行。