检测PCB中的短路工具和技术

印刷电路板 （PCB） 中的短路可能会导致设备故障、性能下降，甚至对组件造成永久性损坏。对于工程师来说，快速检测和解决这些问题对于确保可靠的电子设备至关重要。

了解 PCB 中的短路

当电路中的两点之间形成意外的电气连接，导致电流绕过预期路径时，就会发生短路。这可能是由于阻焊桥、制造缺陷或灰尘或湿气等环境因素造成的。短路在高密度 PCB 中尤其成问题，因为走线间隔很近，增加了意外连接的风险。例如，在表面贴装技术 （SMT） 板中，焊盘之间的焊桥可能会产生短路，从而导致故障。及早发现这些问题对于防止代价高昂的返工或现场故障至关重要。

目视检查：第一道防线

目视检查通常是检测短路的第一步，因为许多问题是肉眼可见的或在放大镜下可见的。首先在明亮的照明下检查 PCB 是否有明显的迹象，例如烧痕、损坏的组件或过多的焊料。对于密度较大的电路板，请使用放大镜或低倍率显微镜检查焊点和走线。寻找常见缺陷，例如焊桥、墓碑（当组件在焊接过程中抬起时）或锡须（可能导致短路的微小导电丝）。

虽然目视检查具有成本效益且快速，但它也有局限性。隐藏的短路，例如多层 PCB 内层的短路，可能不可见。此外，人为错误可能会导致遗漏缺陷，尤其是在复杂的设计中。尽管存在这些挑战，目视检查仍然是故障排除的关键起点。

万用表测试：精确定位电气短路

万用表是通过测量电路中点之间的连续性或电阻来检测短路的首选工具。将万用表设置为连续模式，当检测到连接时会发出哔哔声，表示可能存在短路。例如，将一个探头放在接地点上，将另一个探头放在信号走线或电网上，以检查是否有意外连接。应该隔离的两点之间的电阻读数低于 10 欧姆通常确认短路。

为了进行精确测量，请使用具有毫欧姆灵敏度的万用表。在具有 35μm 铜箔和 1mm 走线宽度的典型 PCB 中，走线的电阻约为每厘米 5 毫欧姆。如果元件的电阻明显低于预期（例如，几十毫欧姆），则可能会短路。探测密集的电路板时要小心，以免将共享接地连接误解为短路。

热成像：识别热点

短路通常会导致电流过大，从而导致局部发热。热像仪可以检测到这些热点，使其成为精确定位短路的有效工具，尤其是在通电的电路板中。例如，短路的走线可能会加热到 50-70°C，明显高于周围区域，在正常运行下，周围区域通常保持在 30°C 以下。

要使用热像仪，请小心地为 PCB 供电，并通过相机的显示屏观察电路板。重点关注温度异常峰值的区域，然后通过目视检查或万用表测试来验证结果。热成像对于检测多层板中的短路特别有用，因为内层缺陷不可见。然而，热像仪可能很昂贵，并且解释结果需要专业知识，以避免电源稳压器等自然发热的组件产生误报。

高级工具：时域反射计 （TDR） 和 X 射线检测

对于高密度或多层 PCB，时域反射计 （TDR） 和 X 射线检测等高级工具可提供更深入的见解。TDR 通过走线发送高频信号，并测量由阻抗变化引起的反射，例如短路引起的反射。通过分析反射信号的时间延迟，TDR 可以在毫米内定位短路，即使在内层也是如此。例如，在 10 GHz 下运行的 TDR 系统可以以约 1 cm 的分辨率检测阻抗不连续性。

另一方面，X 射线检测非常适合识别隐藏的缺陷，例如球栅阵列 （BGA） 元件下的通孔或焊桥之间的间隙不足。射线照相图像揭示了可能导致短路的导电路径，例如过多的焊料或未对准的层。虽然 TDR 和 X 射线检测都提供了很高的准确性，但它们需要专门的设备和训练有素的作员，因此更适合关键应用或大批量生产。

在线测试 （ICT） 和飞针测试

在线测试 （ICT） 和飞针测试是检测组装 PCB 短路的自动化方法。ICT 使用带有固定探针的“钉床”夹具接触电路板上的测试点，测量电阻和电容等电气特性。它可以高精度地检测 98% 的故障，包括短路。例如，ICT 可以通过检测低于 10 欧姆的电阻来识别两个网络之间的短路，其中预期是隔离的。

飞针测试是一种无夹具的替代方案，使用可移动探针来测试电路板上的节点。它非常适合小批量或原型板，因为它不需要定制夹具。这两种方法都非常有效，但都有权衡：ICT 更快，但由于夹具开发成本高昂，而飞针测试速度较慢，但更灵活。在它们之间进行选择取决于产量和预算。

深度学习和自动光学检测 （AOI）

自动光学检测 （AOI） 系统使用摄像头和图像处理来检测可见缺陷，如焊桥或未对准的元件。现代 AOI 系统集成了深度学习模型，例如 You-Only-Look-Once （YOLO） 或 Faster R-CNN，以高精度地对缺陷进行分类。2022 年的一项研究报告称，深度学习框架使用低分辨率图像检测 PCB 缺陷的平均精度达到了 98.1%，超过了传统方法。

AOI 快速且无创，使其成为大批量生产的理想选择。但是，它仅限于表面缺陷，可能会错过内部短路。将 AOI 与 ICT 等电气测试方法相结合，可确保全面的缺陷覆盖。对于工程师来说，AOI 提供了一种可扩展的解决方案，可以在不牺牲速度的情况下保持质量。

减少短路的预防性设计策略

虽然检测短路至关重要，但在设计阶段防止短路可以节省时间和资源。使用可制造性设计 （DFM） 检查来确保走线和焊盘之间有足够的间距 - 对于高密度板，通常至少为 0.15 mm。结合偷铜功能来平衡铜分布并减少可能导致短路的翘曲。此外，指定电镀通孔 （PTH） 间隙，以避免层之间的意外连接。

使用 OrCAD 或 Altium 等 PCB 设计软件对设计进行仿真，以在制造之前识别潜在的短期风险。例如，设计规则检查 （DRC） 可以标记间隙不足的走线，例如低于 0.1 mm 的走线，这些走线在焊接过程中容易出现桥接。通过及早解决这些问题，您可以降低最终棋盘中出现 Short 的可能性。

检测 PCB 中的短路需要实用工具和系统技术相结合。从目视检查和万用表测试到 TDR 和 AOI 等高级方法，每种方法都为识别和解决短路提供了独特的优势。通过集成预防性设计策略并利用自动化测试，工程师可以确保 PCB 可靠、高性能。在捷配PCB，我们致力于为您提供项目成功所需的工具和服务。