Kortsluitbeveiliging - wat u moet weten

PCB-storingen kunnen om vele redenen optreden in een elektrische verbinding tussen elementen. De werkingssnelheid van PCB's is bijvoorbeeld enorm toegenomen, wat heeft geleid tot een complexere PCB-lay-out en dichtere circuits. Als gevolg hiervan zijn er veel productieproblemen ontstaan, die als een groot probleem worden beschouwd voor PCB-fabrikanten.

Dit artikel bespreekt de veelvoorkomende redenen voor PCB-storingen, kortsluitbeveiliging in het ontwerp van PCB-circuits en vermijdt beide. Daarnaast presenteren we een korte handleiding over het voorkomen van kortsluiting in het ontwerp van PCB-circuits en hoe ontwerpers de mogelijkheid van PCB-kortsluitingsbeveiliging kunnen verminderen.

1. De meest voorkomende redenen voor het falen van printplaten

1.1 Beveiliging tegen kortsluiting –Verbrande printplaat

In de productiefase doorlopen PCB's doorgaans verschillende productiestappen waarbij hoge temperaturen worden toegepast. Het is van cruciaal belang om de PCB's niet bloot te stellen aan extreme temperaturen, omdat dit ernstige schade aan de elektronische componenten van de circuits kan veroorzaken. Elk van de elektronische componenten die in de printplaat zijn geïntegreerd, heeft een specifieke temperatuur om te weerstaan ​​zonder te worden verbrand. Deze componenten zijn zeer gevoelig voor beschadiging door ongereguleerde temperaturen. Een ander ding om in gedachten te houden is dat elk onderdeel voldoende ruimte eromheen moet hebben om verbranding door oververhitting te voorkomen.

1.2 Bescherming tegen kortsluiting – slecht vervaardigde componenten

De noodzaak om in een beperkte tijd een overweldigende hoeveelheid micro-elektronische onderdelen te produceren, maakte het een uitdaging om de hoge betrouwbaarheid van de PCB-componenten te waarborgen. Voor de hand liggende fabricagefouten in PCB's zijn verbindingsfouten, reststroom en slecht solderen, wat later een vervelende bron van problemen kan zijn. Dat laat de PCB-fabrikanten vaak geen andere keuze dan hun validatietechnieken te verbeteren om hoogwaardige eindproducten te garanderen.

1.3 Bescherming tegen kortsluiting – omgevingsfactoren

Zoals eerder vermeld, bevatten PCB's elektronische componenten die doorgaans klein van formaat zijn. Bovendien zijn deze elektronische componenten (bijv. IC's) gevoelig voor de omgeving en zijn ze kwetsbaar voor onvoorziene veranderingen in temperatuur, vochtigheid en stofniveaus. Onverwachte temperatuurveranderingen kunnen er bijvoorbeeld toe leiden dat de printplaat en de soldeerverbindingen worden omwikkeld. Een overmatige hoeveelheid stof zorgt ervoor dat de printplaat niet goed kan afkoelen, wat leidt tot oververhittingsproblemen.

1.4 Beveiliging tegen kortsluiting —Beplating holtes

Om krachtige en snelle producten mogelijk te maken, gebruiken PCB-fabrikanten bij voorkeur meerlaagse PCB's met veel componenten. Meerlagige PCB's spelen een cruciale rol in elektronische systemen; we kunnen het zien als meerdere samengevoegde PCB's. Over het algemeen verbinden we de meerlagige PCB's met elkaar door de geplateerde gaten (PTH) en begraven / blinde via's. Helaas kan dit snel mislukken omdat de penetratie van PTH meestal hoger is dan die van de blinde via en begraven. De staat en nauwkeurigheid van PTH hebben ongetwijfeld invloed op de betrouwbaarheid van PCB's, zelfs de prestaties van het hele eindproduct.

1.5 Kortsluitbeveiliging —Ontbrekend soldeermasker tussen pads

Het is van cruciaal belang om kopersporen in PCB's te isoleren om onbedoeld contact met andere geleidende materialen te voorkomen. Daarom vormen we meestal een soldeerlaag (masker) bovenop de koperen laag van de PCB om als isolatielaag te fungeren. Deze isolatielaag is ook nuttig bij het voorkomen van corrosie en het beschermen van de plaat tegen andere omgevingsveranderingen. Met pads bedoelen we de metalen ruimte die onbedekt is gelaten door het soldeerbord, waaraan de PCB-componenten zijn bevestigd. Het soldeerisolatiemasker kan tussen de pads ontbreken, waardoor er soldeerbruggen tussen de pinnen ontstaan. Een van de veelvoorkomende problemen die hierdoor ontstaan ​​is de vorming van kortsluiting en corrosie.

2. Kortsluitingsbeveiliging - Hoe u uitval van printplaten kunt voorkomen

We kunnen PCB-fouten als gevolg van vervuiling omzeilen door het bord na het boren op de juiste manier te reinigen. Bovendien kunnen we boorfouten voorkomen door de door de fabrikant aanbevolen boorvoorschriften te volgen. Omgaan met een ervaren PCB-bedrijf kan ons beide problemen voorkomen. Tijdens het vormen van het soldeermasker kunnen dunne koperen wiggen verschijnen. Dat wordt meestal opgemerkt door een DFM-test en kan worden voorkomen door ervoor te zorgen dat elke sectie een minimale breedte heeft.

In complexe PCB-producten met meerdere lagen moeten we controleren of de lagen correct zijn uitgelijnd door de aanvaardbare normen voor het type bord dat wordt gebruikt te volgen, aangezien dit niet leidt tot open circuits en kortsluitingen die de functionaliteit van het product aantasten.

3. Kortsluitbeveiliging in PCB-circuitontwerp

De term kortsluiting verwijst naar een gebeurtenis waarbij de elektrische stroom door een onbedoeld pad gaat met bijna nul weerstand, wat resulteert in overmatige elektrische stroom in het circuit. In PCB's treden kortsluitingen op wanneer twee geleiders onbedoeld worden aangesloten, waardoor niet-gerelateerde signalen worden gemengd, of erger nog, waardoor de verbinding wordt beschadigd.

We kunnen kortsluitingen met het blote oog detecteren als de kortsluiting tussen twee dikke draden zit; in veel gevallen is het echter moeilijk om kortsluiting te identificeren, vooral als de draden zo klein zijn. In machinaal geproduceerde PCB's zijn de draden klein en moeten we meer geavanceerde technieken gebruiken om kortsluitingsstoringen te detecteren.

4. Hoe te voorkomen in PCB-circuitontwerp

Helaas kan het detecteren van kortsluitingen in machinaal geproduceerde PCB's een echte hoofdpijn zijn voor fabrikanten. Het is erg tijdrovend en het kan meer kosten dan de hele geassembleerde printplaat! Kortsluiting is een soort probleem waarvan de kans op voorkomen niet nul kan zijn.

Met andere woorden, we kunnen het niet vermijden, maar we kunnen preventieve praktijken gebruiken om de kans op optreden te verkleinen. Om de kortsluitingsdefecten te detecteren, kunnen we röntgeninspectiemethoden gebruiken. Deze testmethoden mogen echter niet worden gebruikt in productietests omdat ze veel tijd in beslag nemen. Zelfs als er een verandering in de vorm van een soldeerbal optreedt, kunnen logische signalen zich voortplanten zoals verwacht.

Er kan dus enige overkill optreden in de tests. We kunnen ook een grensscanonderzoeksmethode gebruiken, omdat kortsluitingen foutieve logische signalen kunnen genereren. Het is echter moeilijk om de foutieve effecten in te schatten. Dus zelfs als de testmethode wordt gebruikt om deze gebreken op te sporen, kunnen ze niet worden gedetecteerd. Het kan ook moeilijk zijn om de aangesloten kabels te vinden.

Aan de andere kant is elektrisch testen na de productie een van de beste controlemethoden om kortsluitingen op te sporen. Het identificeert niet alleen kortsluitingen, maar onthult ook fouten die voortkomen uit het ontwerp. Dit soort testen wordt meestal gedaan met behulp van vliegende sondes.

We moeten altijd in gedachten houden dat de PCB-testmethoden geen 100% nauwkeurigheid hebben en dat de kortsluitingen aan de testprocedures kunnen ontsnappen. Het testen van PCB's is echter altijd nuttig en het voorkomt dat beschadigde PCB's worden geassembleerd en naar geavanceerde stappen worden gestuurd.

Een normale procedure zorgt ervoor dat u een terugbetalingsbeleid heeft bij uw fabrikant dat garandeert dat u wordt vergoed wanneer de PCB de elektrische test niet doorstaat.

5. Hoe kunnen ontwerpers de mogelijkheid van PCB-kortsluitingsbeveiliging verminderen?

Over het algemeen kunnen we aannemen dat de PCB-storingen veroorzaakt door kortsluitingsdefecten een fout zijn van het PCB-productieproces. Ontwerpers kunnen echter preventieve ontwerpprocedures volgen om de kans op deze fouten te verkleinen.

Hoogstwaarschijnlijk komen we kortsluitingen tegen in geavanceerde PCB-ontwerpen, waaronder tal van componenten. Als gevolg hiervan is het toestaan ​​van een grotere ruimte tussen koperverbindingen en pads een van deze preventieve acties, maar soms is dit niet mogelijk vanwege de ontwerpbeperkingen.

Ontwerpers kunnen geavanceerde ontwerpsoftware gebruiken om vrijgaveregels in te stellen en de minimaal toegestane ruimten aan te passen voordat ze besluiten het ontwerpproces te voltooien en voor fabricage op te sturen.

Conclusie

De dichtheid van de PCB-ontwerp- en productieprocedures betekent dat er overvloedige kansen zijn voor PCB-defecten. Sommige van deze problemen zijn te wijten aan ontwerpfouten, zoals onvoldoende speling of afstand tussen componenten, die de functies van de uiteindelijke PCB's nadelig kunnen beïnvloeden. Anderen kunnen voortkomen uit fouten in het productieproces, zoals boorfouten of overetsen, wat zeer kostbaar en tijdrovend kan zijn en catastrofaal kan zijn.

In WellPCB zet ons engineeringteam zich in om uitstekende eindproducten te leveren met hoogwaardige PCB's met minimale defecten. Wij bieden u een one-stop-service en hoogwaardige producten. U kunt ons de benodigde documenten opsturen en direct een offerte ontvangen! Waar wachten we op? We hebben tien jaar PCB-productieservices. Lees meer over onze WellPCB.

Referentie:

Video's