Защита от короткого замыкания:что нужно знать

Отказы печатных плат могут произойти в электрическом соединении между элементами по многим причинам. Например, скорость работы печатных плат резко увеличилась, что привело к более сложной компоновке печатных плат и более плотным схемам. В результате возникло много производственных проблем, которые считаются большой проблемой для производителей печатных плат.

В этой статье мы обсудим распространенные причины отказов печатных плат, защиту от короткого замыкания в конструкции печатных плат, а также избежим того и другого. Кроме того, мы представляем краткое руководство по предотвращению коротких замыканий при проектировании печатных плат и тому, как разработчики могут уменьшить вероятность защиты печатных плат от коротких замыканий.

1. Распространенные причины выхода из строя печатных плат

1.1 Защита от короткого замыкания – Сгорела печатная плата

На этапе производства печатные платы обычно проходят различные производственные этапы, связанные с применением высоких температур. Крайне важно не подвергать печатные платы воздействию экстремальных температур, так как это может привести к серьезному повреждению электронных компонентов схем. Каждый из электронных компонентов, встроенных в печатную плату, имеет определенную температуру, чтобы выдерживать его без возгорания. Эти компоненты очень подвержены повреждению из-за нерегулируемых температур. Еще одна вещь, о которой следует помнить, это то, что вокруг каждого компонента должно быть достаточно места, чтобы избежать возгорания, вызванного перегревом.

1.2 Защита от короткого замыкания — компоненты, изготовленные ненадлежащим образом

Необходимость производить огромное количество микроэлектронных деталей за ограниченное время усложняет задачу обеспечения высокой надежности компонентов печатных плат. Очевидными производственными дефектами печатных плат являются сбои соединений, остаточный флюс и плохая пайка, которые впоследствии могут стать раздражающим источником проблем. Это часто не оставляет производителям печатных плат иного выбора, кроме как усовершенствовать свои методы проверки, чтобы гарантировать высокое качество конечной продукции.

1.3 Защита от короткого замыкания — факторы окружающей среды

Как упоминалось ранее, печатные платы содержат электронные компоненты, которые обычно имеют небольшие размеры. Кроме того, эти электронные компоненты (например, интегральные схемы) чувствительны к окружающей среде и уязвимы к непредвиденным изменениям температуры, влажности и уровня запыленности. Например, неожиданные изменения температуры могут привести к заворачиванию печатной платы и мест пайки. Чрезмерное количество пыли не позволит печатной плате должным образом охладиться, что приведет к проблемам с перегревом.

1.4 Защита от короткого замыкания —Покрытие пустот

Чтобы создавать мощные и высокоскоростные продукты, производители печатных плат предпочитают использовать многослойные печатные платы с множеством компонентов. Многослойные печатные платы играют важную роль в электронных системах; мы можем думать об этом как о нескольких печатных платах, соединенных вместе. Как правило, мы соединяем многослойные печатные платы сквозными металлизированными отверстиями (PTH) и скрытыми/глухими переходными отверстиями. К сожалению, это может быстро выйти из строя, потому что проникновение PTH обычно выше, чем у глухих и заглубленных переходных отверстий. Состояние и точность PTH, несомненно, влияют на надежность печатных плат и даже на производительность всего конечного продукта.

1.5 Защита от короткого замыкания —Отсутствует паяльная маска между контактными площадками

Очень важно изолировать медные дорожки на печатных платах, чтобы избежать случайного контакта с другими проводящими материалами. Поэтому мы обычно формируем слой пайки (маску) поверх медного слоя печатной платы, который действует как изоляционный слой. Этот изоляционный слой также полезен для предотвращения коррозии и защиты платы от других изменений окружающей среды. Под площадками мы подразумеваем металлическое пространство, оставшееся незакрытым паяльной платой, к которой крепятся компоненты печатной платы. Между контактными площадками может отсутствовать изолирующая маска для пайки, что приводит к образованию перемычек между контактами. Одной из распространенных проблем, возникающих в связи с этим, является образование коротких замыканий и коррозии.

2. Защита от короткого замыкания – как избежать сбоев печатных плат

Мы можем устранить дефекты печатной платы, возникшие в результате загрязнения, путем надлежащей очистки платы после сверления. Кроме того, мы можем избежать ошибок при сверлении, соблюдая правила сверления, рекомендованные производителем. Работа с опытной компанией по производству печатных плат может предотвратить обе эти проблемы. В процессе формирования паяльной маски могут появиться тонкие медные клинья. Это обычно обнаруживается с помощью теста DFM, и его можно предотвратить, обеспечив минимальную ширину каждой секции.

В сложных печатных платах с несколькими слоями мы должны убедиться, что слои правильно выровнены, соблюдая приемлемые стандарты для используемого типа платы, поскольку невыполнение этого требования приводит к обрыву и короткому замыканию, влияющему на функциональность продукта.

3. Защита от короткого замыкания в печатных платах

Термин короткое замыкание относится к событию, при котором электрический ток проходит по непреднамеренному пути с почти нулевым сопротивлением, что приводит к чрезмерному протекание электрического тока в цепи. В печатных платах короткие замыкания происходят, когда два проводника соединяются непреднамеренно, что приводит к смешению несвязанных сигналов или, что еще хуже, к повреждению соединения.

Мы можем определить короткие замыкания невооруженным глазом, если короткое замыкание происходит между двумя толстыми проводами; однако во многих случаях трудно определить короткие замыкания, особенно если провода такие маленькие. В печатных платах машинного производства провода крошечные, и нам нужно использовать более совершенные методы для обнаружения короткого замыкания.

4. Как избежать ошибок при проектировании печатных плат

К сожалению, обнаружение коротких замыканий в печатных платах машинного производства может стать настоящей головной болью для производителей. Это очень трудоемко и может стоить больше, чем вся собранная печатная плата! Короткие замыкания — это проблема, которая не может иметь нулевую вероятность возникновения.

Другими словами, мы не можем избежать этого, но мы можем использовать профилактические методы, чтобы уменьшить вероятность его возникновения. Для обнаружения дефектов короткого замыкания можно использовать методы рентгеновского контроля. Однако эти методы испытаний нельзя использовать в производственных испытаниях, поскольку они занимают много времени. Кроме того, даже если происходит изменение формы шарика припоя, логические сигналы могут распространяться ожидаемым образом.

Таким образом, в тестах может возникнуть некоторый перебор. Мы также можем использовать метод проверки граничного сканирования, поскольку короткие замыкания могут генерировать ошибочные логические сигналы. Однако трудно оценить ошибочные эффекты. Таким образом, даже если метод испытаний используется для обнаружения этих дефектов, они могут не быть обнаружены. Кроме того, могут возникнуть трудности с поиском подключенных лидов.

С другой стороны, электрические испытания после производства являются одним из лучших методов проверки для обнаружения коротких замыканий. Он не только выявляет короткие замыкания, но и выявляет ошибки, возникшие в результате проектирования. Этот вид тестирования обычно проводится с помощью летающих зондов.

Мы всегда должны помнить, что методы тестирования печатных плат не имеют 100% точности, и короткие замыкания могут остаться незамеченными. Тем не менее, тестирование печатных плат всегда полезно и предотвращает сборку поврежденных печатных плат и отправку их на дополнительные этапы.

Обычная процедура гарантирует, что у вас есть политика возмещения затрат с вашим производителем, которая гарантирует вам возмещение в случае, если печатная плата не проходит электрические испытания.

5. Как разработчики могут снизить вероятность защиты печатной платы от короткого замыкания?

В целом можно предположить, что отказы печатных плат, вызванные дефектами короткого замыкания, являются дефектом производственного процесса печатных плат. Однако проектировщики могут следовать превентивным процедурам проектирования, чтобы снизить вероятность таких ошибок.

Скорее всего, мы сталкиваемся с короткими замыканиями в сложных конструкциях печатных плат, включающих многочисленные компоненты. В результате увеличение расстояния между медными соединениями и контактными площадками является одним из таких профилактических действий, но иногда это невозможно из-за конструктивных ограничений.

Дизайнеры могут использовать расширенное программное обеспечение для проектирования, чтобы установить правила зазоров и изменить минимально допустимое пространство, прежде чем принять решение о завершении процесса проектирования и отправке его в производство.

Заключение

Плотность процессов проектирования и производства печатных плат означает, что вероятность возникновения дефектов печатных плат велика. Некоторые из этих проблем возникают из-за ошибок проектирования, таких как несоответствующие зазоры или расстояние между компонентами, которые могут отрицательно сказаться на функциях конечных печатных плат. Другие могут быть вызваны ошибками в производственном процессе, такими как дефекты сверления или чрезмерное травление, которые могут быть очень дорогостоящими и катастрофическими по времени.

Наша команда инженеров WellPCB стремится поставлять выдающиеся конечные продукты с высококачественными печатными платами с минимальным количеством дефектов. Мы предоставим вам комплексное обслуживание и высококачественную продукцию. Вы можете отправить нам необходимые документы и сразу же получить предложение! Что мы ждем? У нас есть десять лет услуг по производству печатных плат. Пожалуйста, узнайте больше о нашей плате WellPCB.

Ссылка:

Видео