PCB Tecnico - Come controllare il cortocircuito su PCB

Ogni ingegnere ha questo "caso peggiore", anche se sono sopravvissuti, ma insistono sulla progettazione PCB. Nella settimana peggiore della mia carriera, abbiamo ricevuto un lotto di PCB scaduti. Questi PCB avrebbero dovuto essere installati nell'hardware più di un mese fa e distribuiti presso il sito del cliente. Ci sentiamo un po' frustrati.

Come controllare il cortocircuito in PCB

È possibile prendere i seguenti passi importanti per controllare la presenza di cortocircuiti nel PCB:

Passo 1: Come trovare un cortocircuito nel PCB

Passo 2: Come testare il cortocircuito sulla scheda elettronica

Passo 3: Come trovare componenti difettosi sul PCB

Passo 4: Come testare PCB distruttivamente

Passo 1: Come trovare un cortocircuito nel PCB

controllo visivo

Il primo passo è osservare attentamente l'intera superficie del PCB. In caso affermativo, utilizzare una lente d'ingrandimento o un microscopio a bassa potenza. Cerca baffi di latta tra pastiglie o giunti di saldatura. Eventuali crepe o macchie nella saldatura devono essere notate. Controllate tutti i fori. Se sono specificati fori non forati, assicurarsi che questo sia il caso sulla scheda. I vias mal placcati possono creare cortocircuiti tra gli strati e legare tutto ciò che hai a terra, VCC, o entrambi.

Se il cortocircuito è davvero grave e fa sì che il componente raggiunga una temperatura critica, vedrai effettivamente macchie di bruciatura sul circuito stampato. Possono essere piccoli, ma diventeranno marrone invece del normale resist verde della saldatura. Se hai più schede, un PCB bruciato può aiutarti a restringere una posizione specifica senza alimentare un'altra scheda, in modo da non sacrificare il campo di ricerca. Purtroppo, il nostro circuito non è bruciato, ma un dito di sfortuna ha controllato se il circuito integrato era surriscaldato.

Alcuni cortocircuiti si verificheranno all'interno del circuito e non produrranno punti di combustione. Ciò significa anche che non saranno notati dalla superficie. Qui, avrai bisogno di altri metodi per rilevare i cortocircuiti nel PCB.

Come rilevare visivamente il cortocircuito nel PCB del disco rigido

Imaging infrarosso

Se non sei una start-up che ha appena iniziato a utilizzare il suo budget hardware, potresti essere fortunato ad utilizzare una telecamera a infrarossi. L'utilizzo di una termocamera può aiutare a individuare le aree che generano molto calore. Se non vedi i componenti attivi lontano dal punto caldo, anche se il cortocircuito si verifica tra gli strati interni, può verificarsi un cortocircuito PCB.

Il cortocircuito di solito ha una resistenza maggiore rispetto alle tracce ordinarie o ai giunti di saldatura, perché non ha il vantaggio di ottimizzare la progettazione (a meno che non si voglia davvero ignorare il controllo delle regole). Questa resistenza e la corrente naturalmente elevata dovuta al collegamento diretto tra l'alimentazione elettrica e la terra significa che il conduttore nel cortocircuito PCB si riscalda. Inizia con la corrente più bassa che puoi usare. Idealmente, si vedrebbe prima un cortocircuito e poi causare più danni.

Come trovare componenti difettosi sul PCB: prova a dita

Finger test è un modo per verificare se un componente specifico è surriscaldato

Passo 2: Come testare il cortocircuito sulla scheda elettronica

Oltre al primo passo di controllare il circuito stampato con i tuoi occhi affidabili, ci sono diversi altri metodi che puoi utilizzare per trovare la potenziale causa del cortocircuito PCB.

Test con multimetro digitale

Per verificare se il circuito è cortocircuito, è necessario controllare la resistenza tra i diversi punti del circuito. Se l'ispezione visiva non rivela indizi sulla posizione o la causa del cortocircuito, afferra il multimetro e prova a tracciare la posizione fisica sul circuito stampato. Il metodo multimetro ha ricevuto commenti diversi nella maggior parte dei forum elettronici, ma il monitoraggio dei punti di prova può aiutarti a scoprire dove si trova il problema.

Avrete bisogno di un multimetro molto buono con sensibilità milliohm. È il più semplice se ha una funzione buzzer per avvisarti quando si rileva un cortocircuito. Ad esempio, se misuri la resistenza tra tracce o pad adiacenti su un PCB, dovresti misurare l'alta resistenza.

Se la resistenza tra due conduttori in un circuito separato dovrebbe essere molto bassa, i due conduttori possono essere collegati internamente o esternamente. Si prega di notare che due tracce adiacenti o pad collegati da un induttore (ad esempio in una rete di corrispondenza dell'impedenza o in un circuito filtrante discreto) produrranno letture di resistenza molto basse perché l'induttore è solo un conduttore di bobina. Tuttavia, se i due conduttori sulla scheda sono molto distanti e la resistenza che si legge è piccola, ci sarà un ponte da qualche parte sulla scheda.

Prova a terra

Di particolare importanza è il cortocircuito che coinvolge vias di terra o piani di terra. PCB multistrato con piani di terra interni includeranno un percorso di ritorno attraverso i componenti vicino ai vias, che fornisce una posizione conveniente per controllare tutti gli altri vias e pad sullo strato superficiale della scheda. Posizionare una sonda sulla connessione a terra e toccare l'altra sonda sugli altri conduttori sulla scheda.

Ci sarà anche lo stesso collegamento a terra altrove sulla scheda, il che significa che se si tocca ogni sonda a due vie di terra diverse, la lettura sarà piccola. Prestare attenzione al layout quando si fa questo, perché non si vuole confondere il cortocircuito con una connessione a terra comune. Tutti gli altri conduttori nudi non arrotondati dovrebbero avere un'elevata resistenza tra il collegamento a terra comune e il conduttore stesso. Se il valore letto è molto basso e non vi è induttanza tra il conduttore in questione e la massa, il componente può essere danneggiato o cortocircuito.

Come controllare il cortocircuito nel PCB con un multimetro

Il rilevamento del multimetro può aiutarti a trovare il cortocircuito, ma non sempre sono abbastanza sensibili da trovare il cortocircuito.

cortocircuito dei componenti

Verificare se i componenti sono cortocircuiti comporta anche la misurazione della resistenza con un multimetro. Se l'ispezione visiva non rivela eccessive saldature o scaglie metalliche tra le pastiglie, potrebbe trattarsi di un cortocircuito nello strato interno tra i due pastiglie/perni del componente. A causa della scarsa elaborazione, può verificarsi un cortocircuito tra i pad/cavi sul componente. Questo è uno dei motivi per cui i PCB dovrebbero essere controllati per verificare la presenza di DFM e le regole di progettazione. I tamponi e i vias troppo vicini possono essere accidentalmente collegati o accorciati durante il processo di fabbricazione.

Qui, è necessario misurare la resistenza tra i pin sul IC o sul connettore. I pin adiacenti sono particolarmente inclini ai cortocircuiti, ma questi non sono gli unici luoghi in cui si formano cortocircuiti. Verificare se la resistenza tra i cuscinetti/perni è opposta l'una all'altra e se il collegamento a terra ha bassa resistenza.

Come controllare il cortocircuito PCB sul pad componente PCB

Controllare la resistenza tra il pad di terra e il connettore e altri pin sul IC. Qui è mostrato il connettore USB.

ridurre la posizione

Se si pensa che ci sia un cortocircuito tra due conduttori o tra un conduttore e il terreno, è possibile restringere la posizione controllando i conduttori vicini. Collegare un cavo del multimetro alla connessione sospetta di cortocircuito, spostare l'altro cavo a una connessione a terra vicina diversa e controllare la resistenza. Quando ti sposti su un altro terreno, dovresti vedere un cambiamento nella resistenza. Se la resistenza aumenta, si sta spostando il filo a terra lontano dalla posizione del cortocircuito. Questo può aiutarti a restringere la posizione esatta del pantalone, anche a una coppia specifica di pad/pin sul componente.

Passo 3: Come trovare componenti difettosi sul PCB

Componenti difettosi o componenti installati in modo errato possono far parte del cortocircuito, causando molti problemi sul circuito stampato. I componenti possono essere difettosi o contraffatti, causando cortocircuiti o cortocircuiti.

Componente difettoso

Alcuni componenti si deteriorano, come i condensatori elettrolitici. Se si dispone di componenti sospetti, si prega di controllare tali componenti prima. Se non sei sicuro, di solito puoi cercare rapidamente componenti sospettati di essere "falliti" tramite Google per scoprire se questo è un problema comune. Se si misura una resistenza molto bassa tra due pad/pin (nessuno dei quali è pin di massa o pin di alimentazione), può causare un cortocircuito a causa del burnout del componente. Questo mostra chiaramente che il condensatore è rotto. Una volta che il condensatore si deteriora o la tensione applicata supera la soglia di guasto, anche il condensatore sporgerà.

Come controllare i componenti PCB difettosi

Vedi il dosso sulla parte superiore di questo condensatore? Ciò indica che il condensatore è danneggiato.

Passo 4: Come testare PCB distruttivamente

I test distruttivi sono ovviamente l'ultima risorsa. Se è possibile utilizzare un dispositivo di imaging a raggi X, è possibile ispezionare l'interno del circuito senza distruggerlo.

Senza apparecchiature a raggi X, è possibile iniziare a rimuovere i componenti ed eseguire nuovamente il test multimetro. Questo aiuta in due modi. In primo luogo, rende più facile per voi contattare pad (compresi pad termici) che possono essere cortocircuiti. In secondo luogo, elimina la possibilità di un cortocircuito che causa un componente malfunzionante, consentendo di concentrarsi sul conduttore. Se si riesce a restringere la posizione di cortocircuito del collegamento sul componente, ad esempio tra due pad, potrebbe non essere chiaro se il componente è difettoso o se vi è un cortocircuito all'interno del circuito stampato. A questo punto, potrebbe essere necessario rimuovere i componenti e controllare i pad sulla scheda. La rimozione del componente consente di verificare se il componente stesso è difettoso o se i pad sulla scheda sono collegati internamente.