Leiterplattentechnisch - Wie man Kurzschluss auf PCB überprüft

Jeder Ingenieur hat diesen "schlimmsten Fall", obwohl sie überlebten, aber sie bestehen auf PCB-Design. In der schlimmsten Woche meiner Karriere, Wir haben eine Charge abgelaufener Leiterplatten erhalten. Diese Leiterplatten sollten vor mehr als einem Monat in der Hardware installiert und beim Kunden bereitgestellt worden sein. Wir fühlen uns ein wenig frustriert.

Wie man Kurzschluss in PCB überprüft

Sie können die folgenden wichtigen Schritte ausführen, um auf Kurzschlüsse in der Leiterplatte zu überprüfen:

Schritt 1: So finden Sie einen Kurzschluss in der Leiterplatte

Schritt 2: Wie man den Kurzschluss auf der elektronischen Platine testet

Schritt 3: So finden Sie fehlerhafte Komponenten auf der Leiterplatte

Schritt 4: Wie man PCB destruktiv testet

Schritt 1: So finden Sie einen Kurzschluss in der Leiterplatte

Sehkontrolle

Der erste Schritt besteht darin, die gesamte Oberfläche der Leiterplatte sorgfältig zu beobachten. Wenn ja, verwenden Sie bitte eine Lupe oder ein Low-Power-Mikroskop. Achten Sie auf Zinnhaare zwischen Pads oder Lötstellen. Risse oder Flecken im Lot sollten beachtet werden. Überprüfen Sie alle Löcher. Wenn nicht gelöste Durchgangslöcher angegeben sind, vergewissern Sie sich, dass dies auf der Platine der Fall ist. Schlecht plattierte Vias können Kurzschlüsse zwischen den Schichten verursachen und alles, was Sie brauchen, um zu erden, VCC oder beides zu binden.

Wenn der Kurzschluss wirklich ernst ist und dazu führt, dass das Bauteil eine kritische Temperatur erreicht, werden Sie tatsächlich Brandflecken auf der Leiterplatte sehen. Sie können klein sein, aber sie werden braun anstelle des normalen grünen Lotwiderstands. Wenn Sie mehrere Leiterplatten haben, kann eine gebrannte Leiterplatte Ihnen helfen, einen bestimmten Standort einzugrenzen, ohne eine andere Leiterplatte mit Strom zu versorgen, um den Suchbereich nicht zu opfern. Leider brannte unsere Platine selbst nicht, aber ein Pechfinger prüfte, ob die integrierte Schaltung überhitzt war.

Einige Kurzschlüsse treten innerhalb der Leiterplatte auf und erzeugen keine Brennpunkte. Dies bedeutet auch, dass sie von der Oberfläche nicht wahrgenommen werden. Hier benötigen Sie andere Methoden, um Kurzschlüsse in der Leiterplatte zu erkennen.

Wie man Kurzschluss in der Festplatte PCB visuell erkennt

Infrarotbildgebung

Wenn Sie kein Start-up-Unternehmen sind, das gerade angefangen hat, sein Hardware-Budget zu verwenden, können Sie Glück haben, eine Infrarotkamera verwenden zu können. Mit einer Wärmebildkamera können Sie Bereiche finden, die viel Wärme erzeugen. Wenn Sie die aktiven Komponenten nicht weit vom Hot Spot entfernt sehen, kann selbst wenn der Kurzschluss zwischen den inneren Schichten auftritt, ein PCB-Kurzschluss auftreten.

Kurzschluss hat in der Regel einen höheren Widerstand als herkömmliche Leiterbahnen oder Lötstellen, da er nicht den Vorteil einer Optimierung im Design hat (es sei denn, Sie wollen die Regelprüfung wirklich ignorieren). Dieser Widerstand und der natürlich hohe Strom aufgrund der direkten Verbindung zwischen Stromversorgung und Masse bedeuten, dass sich der Leiter im Leiterplattenkorzschluss erwärmt. Beginnen Sie mit dem niedrigsten Strom, den Sie verwenden können. Idealerweise würden Sie zuerst einen Kurzschluss sehen und dann mehr Schaden anrichten.

So finden Sie fehlerhafte Komponenten auf PCB: Fingertest

Fingertest ist eine Möglichkeit zu überprüfen, ob ein bestimmtes Bauteil überhitzt ist

Schritt 2: Wie man den Kurzschluss auf der elektronischen Platine testet

Neben dem ersten Schritt, die Leiterplatte mit Ihren vertrauenswürdigen Augen zu überprüfen, gibt es mehrere andere Methoden, die Sie verwenden können, um die potenzielle Ursache des PCB-Kurzschlusses zu finden.

Test mit einem digitalen Multimeter

Um zu testen, ob die Leiterplatte kurzgeschlossen ist, ist es notwendig, den Widerstand zwischen verschiedenen Punkten in der Schaltung zu überprüfen. Wenn die visuelle Inspektion keine Hinweise auf den Ort oder die Ursache des Kurzschlusses aufdeckt, greifen Sie zum Multimeter und versuchen Sie, den physischen Standort auf der Leiterplatte zu verfolgen. Die Multimeter-Methode hat in den meisten elektronischen Foren verschiedene Kommentare erhalten, aber das Tracking von Testpunkten kann Ihnen helfen herauszufinden, wo das Problem liegt.

Sie benötigen ein sehr gutes Multimeter mit Milliohm Empfindlichkeit. Am einfachsten ist es, wenn es über eine Summerfunktion verfügt, die Sie bei der Erkennung eines Kurzschlusses warnt. Wenn Sie beispielsweise den Widerstand zwischen benachbarten Leiterbahnen oder Pads auf einer Leiterplatte messen, sollten Sie einen hohen Widerstand messen.

Wenn der Widerstand zwischen zwei Leitern in einem separaten Stromkreis sehr gering sein sollte, können die beiden Leiter intern oder extern überbrückt werden. Bitte beachten Sie, dass zwei benachbarte Leiterbahnen oder Pads, die von einem Induktor überbrückt werden (z.B. in einem Impedanzanpassungsnetzwerk oder diskreten Filterschaltung), sehr niedrige Widerstandsmessungen erzeugen, da der Induktor nur ein Spulenleiter ist. Wenn die beiden Leiter auf der Platine jedoch weit voneinander entfernt sind und der Widerstand, den Sie ablesen, gering ist, wird sich irgendwo auf der Platine eine Brücke befinden.

Prüfung am Boden

Von besonderer Bedeutung ist der Kurzschluss bei Masseverbindungen oder Masseebenen. Mehrschichtige Leiterplatten Mit internen Masseebenen wird ein Rückweg durch die Komponenten in der Nähe der Vias enthalten, Das bietet eine bequeme Position für die Überprüfung aller anderen Durchkontaktierungen und Pads auf der Oberflächenschicht der Platine. Setzen Sie eine Sonde auf den Erdanschluss und berühren Sie die andere Sonde auf den anderen Leitern auf der Platine.

Es wird auch an anderer Stelle auf der Platine die gleiche Erdungsanbindung geben, was bedeutet, dass, wenn Sie jede Sonde an zwei verschiedenen Erdungsdurchführungen berühren, der Messwert klein ist. Achten Sie dabei auf das Layout, da Sie den Kurzschluss nicht mit einer gemeinsamen Masseverbindung verwechseln möchten. Alle anderen ungeschlüsselten blanken Leiter sollten einen hohen Widerstand zwischen der gemeinsamen Masseverbindung und dem Leiter selbst aufweisen. Wenn der Messwert sehr niedrig ist und keine Induktivität zwischen dem betreffenden Leiter und der Masse besteht, kann das Bauteil beschädigt oder kurzgeschlossen werden.

So überprüfen Sie den Kurzschluss in der Leiterplatte mit einem Multimeter

Multimeter-Erkennung kann Ihnen helfen, den Kurzschluss zu finden, aber sie sind nicht immer empfindlich genug, um den Kurzschluss zu finden.

Bauteilkurzschluss

Um zu überprüfen, ob Bauteile kurzgeschlossen sind, wird auch der Widerstand mit einem Multimeter gemessen. Wenn die visuelle Inspektion keine übermäßigen Löt- oder Metallflocken zwischen den Pads aufdeckt, kann es sich um einen Kurzschluss in der inneren Schicht zwischen den beiden Pads/Pins auf dem Bauteil handeln. Durch schlechte Verarbeitung kann es zu einem Kurzschluss zwischen den Pads/Leitungen am Bauteil kommen. Dies ist einer der Gründe, warum Leiterplatten auf DFM- und Designregeln überprüft werden sollten. Zu nahe liegende Pads und Vias können während des Herstellungsprozesses versehentlich überbrückt oder kurzgeschlossen werden.

Hier müssen Sie den Widerstand zwischen den Pins am IC oder Stecker messen. Angrenzende Stifte sind besonders anfällig für Kurzschlüsse, aber dies sind nicht die einzigen Stellen, an denen Kurzschlüsse entstehen. Überprüfen Sie, ob der Widerstand zwischen den Pads/Pins gegenüberliegt ist und ob die Masseverbindung einen geringen Widerstand aufweist.

So überprüfen Sie den PCB-Kurzschluss auf dem PCB-Bauteilpad

Überprüfen Sie den Widerstand zwischen dem Massepad und dem Stecker und anderen Pins des IC. Hier ist der USB-Anschluss zu sehen.

Position reduzieren

Wenn Sie glauben, dass es einen Kurzschluss zwischen zwei Leitern oder zwischen einem Leiter und der Masse gibt, können Sie die Position eingrenzen, indem Sie die benachbarten Leiter überprüfen. Verbinden Sie einen Draht des Multimeters mit der verdächtigen Kurzschlussverbindung, bewegen Sie den anderen Draht zu einer anderen nahe gelegenen Erdungsanbindung und überprüfen Sie den Widerstand. Wenn Sie sich auf einen weiteren Boden bewegen, sollten Sie eine Änderung des Widerstands sehen. Steigt der Widerstand, bewegen Sie den geerdeten Draht weg von der Kurzschlussstelle. Dies kann Ihnen helfen, die genaue Position der Shorts einzugrenzen, sogar auf ein bestimmtes Paar Pads/Pins auf dem Bauteil.

Schritt 3: So finden Sie fehlerhafte Komponenten auf der Leiterplatte

Fehlerhafte Komponenten oder falsch installierte Komponenten können Teil des Kurzschlusses sein und viele Probleme auf der Leiterplatte verursachen. Ihre Komponenten können defekt oder gefälscht sein und Kurzschlüsse oder Kurzschlüsse verursachen.

Schlechte Komponente

Einige Komponenten verschlechtern sich, wie z.B. Elektrolytkondensatoren. Wenn Sie verdächtige Komponenten haben, überprüfen Sie bitte zuerst diese Komponenten. Wenn Sie unsicher sind, können Sie in der Regel schnell über Google nach Komponenten suchen, die als "fehlgeschlagen" vermutet werden, um herauszufinden, ob dies ein häufiges Problem ist. Wenn Sie einen sehr geringen Widerstand zwischen zwei Pads/Pins messen (keine davon sind Massepunkte oder Power Pins), kann es zu einem Kurzschluss durch Burnout des Bauteils kommen. Dies zeigt deutlich, dass der Kondensator kaputt ist. Sobald sich der Kondensator verschlechtert oder die angelegte Spannung die Durchschlagsschwelle überschreitet, ragt der Kondensator ebenfalls hervor.

So überprüfen Sie den Fehler Leiterplattenkomponenten

Siehst du die Beule oben auf dem Kondensator? Dies zeigt an, dass der Kondensator beschädigt ist.

Schritt 4: Wie man PCB destruktiv testet

Destruktive Tests sind offensichtlich die letzte Möglichkeit. Wenn Sie ein Röntgenbildungsgerät verwenden können, können Sie das Innere der Leiterplatte überprüfen, ohne sie zu zerstören.

Ohne Röntgengerät können Sie beginnen, Komponenten zu entfernen und den Multimeter-Test erneut durchzuführen. Das hilft in zweierlei Hinsicht. Zunächst erleichtert es Ihnen, Pads (einschließlich Thermopads) zu kontaktieren, die kurzgeschlossen sein können. Zweitens eliminiert es die Möglichkeit, dass ein Kurzschluss eine defekte Komponente verursacht, sodass Sie sich auf den Leiter konzentrieren können. Wenn Sie es schaffen, die Kurzschlussposition der Verbindung auf dem Bauteil einzugrenzen, beispielsweise zwischen zwei Pads, ist möglicherweise nicht klar, ob das Bauteil defekt ist oder ob es einen Kurzschluss innerhalb der Platine gibt. An dieser Stelle musst du möglicherweise die Komponenten entfernen und die Pads auf der Platine überprüfen. Durch das Entfernen des Bauteils können Sie testen, ob das Bauteil selbst defekt ist oder ob die Pads auf der Platine intern überbrückt sind.