علل شایع اتصال کوتاه در PCB

اتصال کوتاه در PCB یک مشکل رایج نیست، اما وجود اتصال کوتاه می تواند قسمتی از دستگاه را خراب کند یا باعث خرابی کامل شود. اتصال کوتاه زمانی رخ میدهد که بین هادی ها پل ایجاد شود که منجر به مشکلات متناوب یا خرابی دائمی می شود. این اتقاق می تواند به دلیل خطاهای طراحی در PCB باشد، یا ممکن است پس از گذشت زمان قابل توجهی بعد از استفاده محصول این اتفاق رخ دهد.

اگر یک اتصال کوتاه را در طراحی خود پیدا کردید، مهم است که بدانید چه چیزی باعث اتصال کوتاه شده تا بتوان از بروز مشکل جلوگیری کرد. در این مقاله به برخی از دلایل رایج اتصال کوتاه در طراحی و اقداماتی که می‌توان برای جلوگیری از آن‌ها انجام داد، می پردازیم.

چه مواردی ممکن است باعث اتصال کوتاه در PCB شود:

آلاینده های خارجی

آلاینده های خارجی یکی از دلایل رایج اتصال کوتاه پس از کارکرد طولانی مدت بر روی برد مورد نظر است.بنابراین امکان دارد یک برد در هنگام مونتاژ در معرض موادی قرار گیرد که بعداً منجر به اتصال کوتاه و خرابی شود. دلایل این نوع از اتصال کوتاه عبارتند از:

• تمیز کردن ضعیف، از جمله باقی مانده های فلکس
• تجمع املاح پس از قرار گرفتن در معرض آب
• قرار گرفتن در معرض گرد و غبار رسانا یا براده های فلزی
• رشد دندریت مس بین هادی های نزدیک

حتی اگر یک PCB در یک محفظه ضد آب قرار داده و از رطوبت / ذرات محافظت شود، طرح همچنان می تواند یک اتصال کوتاه ناشی از باقی مانده فلکس را تجربه کند. باقیمانده مایع فلکس نوکلین (no-clean flux) دارای کمی خاصیت رسانایی است و این امکان وجود دارد که این خاصیت رسانایی،با گذشت زمان بیشتر شود، بنابراین PCB‌هایی که با فلکس نوکلین مونتاژ شده‌اند ، باید از تمیز بودن آن اطمینان حاصل کرد.

رشد CAF داخلی

معمولاً پس از ساخت برد، آلاینده‌ها به داخل PCB نفوذ نمی‌کنند، اما واکنش‌های الکتروشیمیایی در لایه‌های داخلی همچنان می‌تواند منجر به اتصال کوتاه شوند.

هنگامی که نمک رسانا یا فلزی در لایه های PCB وجود دارد، واکنش های الکتروشیمیایی می تواند منجر به تشکیل فیلامنت(filament) بین فایبرگلاس های موجود در لامینت  (laminate)برد مدار چاپی شود که این رشد به عنوان CAF شناخته می شود و یک مشکل مهم و قابل توجه در بردهای ولتاژ بالا است. این فیلامنت ها می توانند دو هادی را در لایه های داخلی به هم متصل کنند که این اتفاق منجر به اتصال کوتاه می شود.

کثیف/زیاد بودن خمیر شابلون برای لحیم کاری و ناهمترازی آن

هنگامی که یک PCB تولید می شود، خمیر لحیم کاری بر روی پدهای قطعات و حفره ها قبل از قرار گرفتن طرح در مرحله ی لحیم کاری موجی/reflow اعمال می شود. در این فرآیند، خمیر لحیم ذوب شده و اتصال الکتریکی بین قطعات و برد PCB برقرار می شود. اگر اتفاقی در لحیم کاری پایه های قطعه رخ دهد، ممکن است یک اتصال کوتاه بین دو پایه در قطعه بوجود بیاید یا پایه های قطعه با پدهای کناری اتصال پیدا کنند و یا لحیم کاری بصورتی انجام شده باشد که پلی بین دو پایه ایجاد کرده و باعث اتصال کوتاه شود.

شابلون مورد استفاده برای لحیم کاری نیز امکان دارد در سایزی باشد که با اندازه پد PCB مطابقت ندارد. اگر خیلی زیاد باشد، ممکن است اتصالات ایجاد شده با لحیم کاری روی چند پد پخش شود و از طرفی اگر خیلی کم باشد اتصالات ایجاد شده لحیم کاری به پایه های قطعه نرسیده و یک اتصال قوی تشکیل نشود. همچنین امکان دارد که اندازه پد در فوت پرینت با پایه های قطعه مطابقت نداشته باشد.

بدترین مورد: اشتباهات طراحی نشده

گاهی اوقات، یک طرح ساده حاوی یک اتصال کوتاه که نتیجه یک خطا در طراحی است. اگر قبل از تولید یک بررسی کامل طراحی PCB انجام ندهید، PCBA های تمام شده حاوی اتصال کوتاه بوده و به درستی کار نخواهند کرد.

در مورد مشکل احتمالی اتصال کوتاه در PCB بین دو nets با نام های مختلف، اگر با یک شرکت تولیدی با تجربه در زمینه تولید PCB  کار کنید، این خطاها به وسیله بخش CAM آنها شناسایی و به شما اطلاع داده می شود.

اما اگربا یک شرکت تولیدی که تجربه کافی در زمینه ی تولید PCB   ندارد همکاری کنید، احتمالاً این خطاها بررسی نمی شود و PCB شما با اتصال کوتاه تولید خواهد شد. بنابراین، بهتر است از یک شرکت با تجربه و قابل اعتماد برای تولید PCB خود همکاری لارم را داشته باشید.

شرکت تولیدی PCB شما باید یک بازبینی مهندسی را با سفارش تولید شما انجام دهد تا اطمینان حاصل شود که هرگونه اتصال کوتاه در PCB  برطرف شده است.

قالب معمولی netlist که برای انجام این آزمایش استفاده می شود، Wirelist یا IPC-D-356A netlist است. هنگام تهیه سفارش تولید، حتماً این مورد را با بسته قابل تحویل خود لحاظ کنید.

اگر نرم افزار CAD شما به گونه ای پیکربندی شده است که اتصال کوتاه را در سیستم آنلاین DRC پیدا کند، به محض اینکه این خطاها رخ دهد، متوجه خواهید شد و می توانید آنها را اصلاح کنید. موتور DRC آنلاین در Altium Designer به طور پیش‌فرض دارای تنظیمات اتصال کوتاه است، بنابراین شما همیشه می‌توانید در طول طراحی،  داده های مربوط به اتصال کوتاه را در طرح خود بررسی کنید.

منبع: وبلاگ سایت Altium Designer