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印刷電路板 （PCB） 中的短路可能會導(dǎo)致設(shè)備故障、性能下降，甚至對組件造成永久性損壞。對于工程師來說，快速檢測和解決這些問題對于確?？煽康碾娮釉O(shè)備至關(guān)重要。

了解 PCB 中的短路

當(dāng)電路中的兩點(diǎn)之間形成意外的電氣連接，導(dǎo)致電流繞過預(yù)期路徑時(shí)，就會發(fā)生短路。這可能是由于阻焊橋、制造缺陷或灰塵或濕氣等環(huán)境因素造成的。短路在高密度 PCB 中尤其成問題，因?yàn)樽呔€間隔很近，增加了意外連接的風(fēng)險(xiǎn)。例如，在表面貼裝技術(shù) （SMT） 板中，焊盤之間的焊橋可能會產(chǎn)生短路，從而導(dǎo)致故障。及早發(fā)現(xiàn)這些問題對于防止代價(jià)高昂的返工或現(xiàn)場故障至關(guān)重要。

目視檢查：第一道防線

目視檢查通常是檢測短路的第一步，因?yàn)樵S多問題是肉眼可見的或在放大鏡下可見的。首先在明亮的照明下檢查 PCB 是否有明顯的跡象，例如燒痕、損壞的組件或過多的焊料。對于密度較大的電路板，請使用放大鏡或低倍率顯微鏡檢查焊點(diǎn)和走線。尋找常見缺陷，例如焊橋、墓碑（當(dāng)組件在焊接過程中抬起時(shí)）或錫須（可能導(dǎo)致短路的微小導(dǎo)電絲）。

雖然目視檢查具有成本效益且快速，但它也有局限性。隱藏的短路，例如多層 PCB 內(nèi)層的短路，可能不可見。此外，人為錯(cuò)誤可能會導(dǎo)致遺漏缺陷，尤其是在復(fù)雜的設(shè)計(jì)中。盡管存在這些挑戰(zhàn)，目視檢查仍然是故障排除的關(guān)鍵起點(diǎn)。

萬用表測試：精確定位電氣短路

萬用表是通過測量電路中點(diǎn)之間的連續(xù)性或電阻來檢測短路的首選工具。將萬用表設(shè)置為連續(xù)模式，當(dāng)檢測到連接時(shí)會發(fā)出嗶嗶聲，表示可能存在短路。例如，將一個(gè)探頭放在接地點(diǎn)上，將另一個(gè)探頭放在信號走線或電網(wǎng)上，以檢查是否有意外連接。應(yīng)該隔離的兩點(diǎn)之間的電阻讀數(shù)低于 10 歐姆通常確認(rèn)短路。

為了進(jìn)行精確測量，請使用具有毫歐姆靈敏度的萬用表。在具有 35μm 銅箔和 1mm 走線寬度的典型 PCB 中，走線的電阻約為每厘米 5 毫歐姆。如果元件的電阻明顯低于預(yù)期（例如，幾十毫歐姆），則可能會短路。探測密集的電路板時(shí)要小心，以免將共享接地連接誤解為短路。

熱成像：識別熱點(diǎn)

短路通常會導(dǎo)致電流過大，從而導(dǎo)致局部發(fā)熱。熱像儀可以檢測到這些熱點(diǎn)，使其成為精確定位短路的有效工具，尤其是在通電的電路板中。例如，短路的走線可能會加熱到 50-70°C，明顯高于周圍區(qū)域，在正常運(yùn)行下，周圍區(qū)域通常保持在 30°C 以下。

要使用熱像儀，請小心地為 PCB 供電，并通過相機(jī)的顯示屏觀察電路板。重點(diǎn)關(guān)注溫度異常峰值的區(qū)域，然后通過目視檢查或萬用表測試來驗(yàn)證結(jié)果。熱成像對于檢測多層板中的短路特別有用，因?yàn)閮?nèi)層缺陷不可見。然而，熱像儀可能很昂貴，并且解釋結(jié)果需要專業(yè)知識，以避免電源穩(wěn)壓器等自然發(fā)熱的組件產(chǎn)生誤報(bào)。

高級工具：時(shí)域反射計(jì) （TDR） 和 X 射線檢測

對于高密度或多層 PCB，時(shí)域反射計(jì) （TDR） 和 X 射線檢測等高級工具可提供更深入的見解。TDR 通過走線發(fā)送高頻信號，并測量由阻抗變化引起的反射，例如短路引起的反射。通過分析反射信號的時(shí)間延遲，TDR 可以在毫米內(nèi)定位短路，即使在內(nèi)層也是如此。例如，在 10 GHz 下運(yùn)行的 TDR 系統(tǒng)可以以約 1 cm 的分辨率檢測阻抗不連續(xù)性。

另一方面，X 射線檢測非常適合識別隱藏的缺陷，例如球柵陣列 （BGA） 元件下的通孔或焊橋之間的間隙不足。射線照相圖像揭示了可能導(dǎo)致短路的導(dǎo)電路徑，例如過多的焊料或未對準(zhǔn)的層。雖然 TDR 和 X 射線檢測都提供了很高的準(zhǔn)確性，但它們需要專門的設(shè)備和訓(xùn)練有素的作員，因此更適合關(guān)鍵應(yīng)用或大批量生產(chǎn)。

在線測試 （ICT） 和飛針測試

在線測試 （ICT） 和飛針測試是檢測組裝 PCB 短路的自動化方法。ICT 使用帶有固定探針的“釘床”夾具接觸電路板上的測試點(diǎn)，測量電阻和電容等電氣特性。它可以高精度地檢測 98% 的故障，包括短路。例如，ICT 可以通過檢測低于 10 歐姆的電阻來識別兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)之間的短路，其中預(yù)期是隔離的。

飛針測試是一種無夾具的替代方案，使用可移動探針來測試電路板上的節(jié)點(diǎn)。它非常適合小批量或原型板，因?yàn)樗恍枰ㄖ茒A具。這兩種方法都非常有效，但都有權(quán)衡：ICT 更快，但由于夾具開發(fā)成本高昂，而飛針測試速度較慢，但更靈活。在它們之間進(jìn)行選擇取決于產(chǎn)量和預(yù)算。

深度學(xué)習(xí)和自動光學(xué)檢測 （AOI）

自動光學(xué)檢測 （AOI） 系統(tǒng)使用攝像頭和圖像處理來檢測可見缺陷，如焊橋或未對準(zhǔn)的元件。現(xiàn)代 AOI 系統(tǒng)集成了深度學(xué)習(xí)模型，例如 You-Only-Look-Once （YOLO） 或 Faster R-CNN，以高精度地對缺陷進(jìn)行分類。2022 年的一項(xiàng)研究報(bào)告稱，深度學(xué)習(xí)框架使用低分辨率圖像檢測 PCB 缺陷的平均精度達(dá)到了 98.1%，超過了傳統(tǒng)方法。

AOI 快速且無創(chuàng)，使其成為大批量生產(chǎn)的理想選擇。但是，它僅限于表面缺陷，可能會錯(cuò)過內(nèi)部短路。將 AOI 與 ICT 等電氣測試方法相結(jié)合，可確保全面的缺陷覆蓋。對于工程師來說，AOI 提供了一種可擴(kuò)展的解決方案，可以在不犧牲速度的情況下保持質(zhì)量。

減少短路的預(yù)防性設(shè)計(jì)策略

雖然檢測短路至關(guān)重要，但在設(shè)計(jì)階段防止短路可以節(jié)省時(shí)間和資源。使用可制造性設(shè)計(jì) （DFM） 檢查來確保走線和焊盤之間有足夠的間距 - 對于高密度板，通常至少為 0.15 mm。結(jié)合偷銅功能來平衡銅分布并減少可能導(dǎo)致短路的翹曲。此外，指定電鍍通孔 （PTH） 間隙，以避免層之間的意外連接。

使用 OrCAD 或 Altium 等 PCB 設(shè)計(jì)軟件對設(shè)計(jì)進(jìn)行仿真，以在制造之前識別潛在的短期風(fēng)險(xiǎn)。例如，設(shè)計(jì)規(guī)則檢查 （DRC） 可以標(biāo)記間隙不足的走線，例如低于 0.1 mm 的走線，這些走線在焊接過程中容易出現(xiàn)橋接。通過及早解決這些問題，您可以降低最終棋盤中出現(xiàn) Short 的可能性。

檢測 PCB 中的短路需要實(shí)用工具和系統(tǒng)技術(shù)相結(jié)合。從目視檢查和萬用表測試到 TDR 和 AOI 等高級方法，每種方法都為識別和解決短路提供了獨(dú)特的優(yōu)勢。通過集成預(yù)防性設(shè)計(jì)策略并利用自動化測試，工程師可以確保 PCB 可靠、高性能。在捷配PCB，我們致力于為您提供項(xiàng)目成功所需的工具和服務(wù)。