Protection contre les courts-circuits - Ce que vous devez savoir

Les pannes de PCB peuvent se produire dans une connexion électrique entre des éléments pour de nombreuses raisons. Par exemple, la vitesse de fonctionnement des PCB a considérablement augmenté, ce qui a entraîné une disposition des PCB plus complexe et des circuits plus denses. En conséquence, de nombreux problèmes de fabrication sont apparus, considérés comme un gros problème pour les fabricants de PCB.

Cet article discutera des raisons courantes des défaillances des PCB, de la protection contre les courts-circuits dans la conception des circuits PCB et évitera les deux. De plus, nous présentons un bref guide sur la prévention des courts-circuits dans la conception de circuits PCB et sur la manière dont les concepteurs peuvent réduire la possibilité de protection contre les courts-circuits PCB.

1. Les raisons courantes des défaillances des cartes de circuits imprimés

1.1 Protection contre les courts-circuits –Circuit imprimé brûlé

Dans la phase de production, les PCB passent généralement par diverses étapes de fabrication qui impliquent l'application de températures élevées. Il est crucial de ne pas exposer les PCB à des températures extrêmes, car cela pourrait endommager gravement les composants électroniques des circuits. Chacun des composants électroniques intégrés au PCB a une température spécifique à supporter sans se brûler. Ces composants sont très susceptibles d'être endommagés par des températures non régulées. Une autre chose à garder à l'esprit est que chaque composant doit avoir suffisamment d'espace autour de lui pour éviter les brûlures causées par la surchauffe.

1.2 Protection contre les courts-circuits :composants mal fabriqués

La nécessité de produire une quantité écrasante de pièces microélectroniques en un temps limité a rendu difficile la garantie de la haute fiabilité des composants PCB. Les défauts de fabrication évidents des PCB sont les échecs de connexion, le flux résiduel et les mauvaises soudures, qui peuvent être une source de problèmes gênants plus tard. Cela ne laisse souvent aux fabricants de PCB d'autre choix que d'augmenter leurs techniques de validation pour garantir des produits finaux de haute qualité.

1.3 Protection contre les courts-circuits :facteurs environnementaux

Comme mentionné précédemment, les PCB contiennent des composants électroniques qui sont généralement de petite taille. De plus, ces composants électroniques (par exemple, les circuits intégrés) sont sensibles à l'environnement environnant et sont vulnérables aux changements imprévus de température, d'humidité et de niveaux de poussière. Par exemple, des changements de température inattendus peuvent entraîner l'enveloppement de la carte PCB et des joints soudés. Une quantité excessive de poussière ne permettra pas au circuit imprimé de refroidir correctement, ce qui entraînera des problèmes de surchauffe.

1.4 Protection contre les courts-circuits —Vides de placage

Pour permettre des produits puissants et rapides, les fabricants de PCB préfèrent utiliser des PCB multicouches avec de nombreux composants. Les PCB multicouches jouent un rôle essentiel dans les systèmes électroniques ; nous pouvons le considérer comme plusieurs PCB réunis. Généralement, nous interconnectons les multicouches de PCB par les trous métallisés (PTH) et les vias enterrés/borgnes. Malheureusement, cela peut rapidement échouer car la pénétration de la PTH est généralement supérieure à celle du via aveugle et enterré. L'état et la précision du PTH affectent sans aucun doute la fiabilité des PCB, voire les performances de l'ensemble du produit final.

1.5 Protection contre les courts-circuits —Masque de soudure manquant entre les pastilles

Il est crucial d'isoler les traces de cuivre dans les PCB pour éviter tout contact accidentel avec d'autres matériaux conducteurs. Par conséquent, nous formons généralement une couche de soudure (masque) au-dessus de la couche de cuivre du PCB pour agir comme une couche d'isolation. Cette couche isolante est également utile pour prévenir la corrosion et protéger la carte contre d'autres changements environnementaux. Par pastilles, nous entendons l'espace métallique laissé à découvert par la carte à souder, auquel les composants du PCB sont fixés. Le masque isolant de soudure peut être manquant entre les pastilles, ce qui entraîne des ponts de soudure entre les broches. L'un des problèmes courants qui en résultent est la formation de courts-circuits et de corrosion.

2. Protection contre les courts-circuits – Comment éviter les défaillances des cartes de circuits imprimés

Nous pouvons éviter les défauts de PCB résultant de la contamination en nettoyant la carte de manière appropriée après le perçage. De plus, nous pouvons éviter les échecs de perçage en suivant les règles de perçage recommandées par le manufacturier. Traiter avec une entreprise de PCB expérimentée peut nous éviter ces deux problèmes. Lors du processus de formation du masque de soudure, de minces coins de cuivre peuvent apparaître. Cela est généralement repéré par un test DFM et peut être évité en s'assurant que chaque section a une largeur minimale.

Dans les produits PCB complexes à plusieurs couches, nous devons vérifier que les couches sont correctement alignées en suivant les normes acceptables pour le type de carte utilisée, car le non-respect de cette consigne entraîne des circuits ouverts et des courts-circuits affectant la fonctionnalité du produit.

3. Protection contre les courts-circuits dans la conception de circuits PCB

Le terme court-circuit fait référence à un événement dans lequel le courant électrique passe par un chemin involontaire avec une résistance presque nulle, entraînant une excessive circulation du courant électrique dans le circuit. Dans les PCB, les courts-circuits se produisent lorsque deux conducteurs sont connectés par inadvertance, provoquant le mélange de signaux non liés, ou pire encore, endommageant la connexion.

Nous pouvons identifier les courts-circuits à l'œil nu si le court-circuit se situe entre deux fils épais; cependant, dans de nombreux cas, il est difficile d'identifier les courts-circuits, surtout si les fils sont si petits. Dans les PCB fabriqués à la machine, les fils sont minuscules et nous devons utiliser des techniques plus avancées pour détecter les pannes de court-circuit.

4. Comment prévenir dans la conception de circuits PCB

Malheureusement, détecter les courts-circuits dans les PCB fabriqués par des machines peut être un véritable casse-tête pour les fabricants. Cela prend beaucoup de temps et peut coûter plus cher que l'ensemble du circuit imprimé assemblé ! Les courts-circuits sont un type de problème qui ne peut pas avoir une probabilité d'occurrence nulle.

En d'autres termes, nous ne pouvons pas l'éviter, mais nous pouvons utiliser des pratiques préventives pour réduire sa probabilité d'occurrence. Pour détecter les défauts de court-circuit, nous pouvons utiliser des méthodes d'inspection par rayons X. Cependant, ces méthodes de test ne peuvent pas être utilisées dans les tests de production car elles prennent beaucoup de temps. De plus, même si un changement dans la forme d'une boule de soudure se produit, les signaux logiques peuvent se propager comme prévu.

Ainsi, une surpuissance peut se produire dans les tests. Nous pouvons également utiliser une méthode d'examen par balayage périphérique car les courts-circuits peuvent générer des signaux logiques défectueux. Cependant, il est difficile d'estimer les effets erronés. Ainsi, même si la méthode de test est utilisée pour détecter ces défauts, ils peuvent ne pas être détectés. De plus, il peut être difficile de localiser les câbles connectés.

D'autre part, les tests électriques post-production sont l'une des meilleures méthodes de vérification pour détecter les courts-circuits. Il identifie non seulement les courts-circuits, mais révèle également les erreurs provenant de la conception. Ce type de test est généralement effectué à l'aide de sondes volantes.

Nous devons toujours garder à l'esprit que les méthodes de test des PCB n'ont pas une précision de 100 % et que les courts-circuits peuvent échapper aux procédures de test. Cependant, tester les PCB est toujours bénéfique et empêche les PCB endommagés d'être assemblés et envoyés à des étapes avancées.

Une procédure normale garantit que vous avez une politique de remboursement avec votre fabricant qui garantit que vous êtes remboursé lorsque le PCB échoue aux tests électriques.

5. Comment les concepteurs peuvent-ils réduire la possibilité de protection contre les courts-circuits des PCB ?

En général, nous pouvons supposer que les pannes de PCB causées par des défauts de court-circuit sont un défaut du processus de production de PCB. Cependant, les concepteurs peuvent suivre des procédures de conception préventives pour réduire la probabilité de ces défauts.

Nous rencontrons très probablement des courts-circuits dans les conceptions de PCB sophistiquées, comprenant de nombreux composants. Par conséquent, laisser un espace plus grand entre les connexions en cuivre et les pastilles fait partie de ces actions préventives, mais parfois cela n'est pas possible en raison des contraintes de conception.

Les concepteurs peuvent utiliser un logiciel de conception avancé pour définir des règles de dégagement et modifier les espaces minimaux autorisés avant de décider de terminer le processus de conception et de l'envoyer pour fabrication.

Conclusion

La densité des procédures de conception et de production de PCB signifie qu'il existe de nombreuses chances que des défauts de PCB surviennent. Certains de ces problèmes sont dus à des erreurs de conception, telles que des dégagements ou un espacement inadéquats entre les composants, qui peuvent nuire aux fonctions finales des PCB. D'autres peuvent provenir d'erreurs dans le processus de production, telles que des défauts de perçage ou une gravure excessive, qui peuvent être très coûteuses et chronophages.

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