題:
調試多層PCB?
Ron Beyer
2020-04-20 06:51:29 UTC
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這是not,用於調試板上的實際硬件/軟件...

我最近製作了第一塊6層PCB,這是一塊50mmx50mm的板,具有以下堆疊:

  • 信號
  • 地面
  • 信號
  • 信號
  • 力量
  • 信號

實際的信號類型與該問題無關,我發現的問題是3.3V和GND短路在一起。起初,我以為板上的某個組件正在短路,所以我用顯微鏡檢查了整個板上的短路/傾斜組件,卻找不到任何組件。最後,我拿起一塊空白PCB,發現它在3.3V和GND之間也短路。

我檢查了PCB工具,即使檢查0R電阻跳線,也找不到3.3V與GND之間的任何短路。我看不到任何錯誤。

我可以通過哪些方法識別問題區域?我唯一剩下的就是製造不好(10個板副本,其中2個已填充),例如短路過孔。您將如何尋找短褲?如果它像壞路一樣簡單,我也許可以鑽出來。

我曾考慮過插入PCB並讓其升溫並找到熱點,但是板載穩壓器具有關閉功能,可縮短輸出。我能想到的唯一的另一件事是X射線,但是除了我無法接近之外,我不確定它是否可以通過堅固的接地層或電源層來觀察內部層。

如何對多層PCB進行“事後分析”以發現故障?我應該把木板切成越來越小的塊,直到隔離足夠小的部分嗎?

如果您可以使用熱像儀,則可以使電流流過短路並尋找熱點
嚴格地說,這就是為什麼您要為“ 100%ECT”支付象徵性費用的原因,製造商使用一張大指甲床一次完成所有操作
如果您無法使用當前的注射方法找到它,請將一塊木板寄給我,我會免費為您完成。您可以在 dot com上獲取我的電子郵件。僅有一個條件:我可以在SE上發布結果。
@Mattman944提供了一個慷慨的報價,儘管您的電子郵件似乎缺少域名。
在頁面底部的我的網站Mattman944.com上。
@Mattman944知道了,您很快就會收到一封電子郵件。
我非常想知道真正的根本原因是什麼,如果有任何結果,請分享。
確保已在PCB軟件中運行了設計規則檢查,並帶有0條警告。這將不是第一次因進行一些編輯而留下痕跡並且警告未被忽略。
@jpa該董事會通過了DRC,ERC和我的董事會DRC / ERC。
@AyberkÖzgür-在新答案中記錄了根本原因和隔離過程。
七 答案:
The Photon
2020-04-20 06:55:44 UTC
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如果您有限流工作台電源,請將其設置為2或3 A,然後將其連接到裸板上的電源和地之間。(更好的方法是:從100 mA開始,如果不能消除短路,則將其增加到2或3 A)

現在使用合理的電壓表進行探查,並查看電網的哪一部分最接近接地電位。你的短褲在那附近。

多年來,我使用這種方法在許多板子中都隔離了短褲。借助硬短路和靈敏的電壓表,我的成功率為100%。飛機短褲可能需要比大多數人更靈敏的電壓表。當我工作時,我可以使用可以測量微伏特的6 1/2位電壓表。
此方法效果很好。我一次發現一個多層板的愚蠢問題,該變化很小,而dummkopf工程師卻忘記了重新倒入多邊形澆注,結果造成了必須鑽出的短路現象。
據推測,@SpehroPefhany,也忘記了重新運行DRC。
@ThePhoton是的,當然,否則它會被捕獲。
使用此方法時,紅外攝像頭也可能是有用的工具,即使電流受限,即使存在離散的短路位置,它也會發光
@ThePhoton:,我記得有人在製作完電路板後被問到是否要進行設計規則檢查,並回答是肯定的。當被問及是否對結果進行檢查時,結果他不知道該怎麼做。
+1。還有可能有足夠的電流來解決燒毀短路的問題:)
我為答案縮回表示歉意,但Mattman確實在詳細說明這項技術的答案方面超越了所有人。
MarkU
2020-04-20 08:22:07 UTC
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找到一個在所有層上都清晰可見的點,例如未連接到電源或接地的過孔;如果您通過電路板的背面照射光,則應該有一個可見的環形圈。 (當然,由於連接信號線的緣故,並不是一路走來,但應該有一些可見的破裂的甜甜圈部分。)存在製造公差,但是如果通孔明顯偏離中心或內層之一嚴重取消套准後,環形圈將被部分或完全阻塞。如果角落有安裝孔,請不要忘記檢查這些孔。

這些年來,我和我的團隊被廉價和優質的不良PCB供應商所燒毀。製造不良的PCB很少見,但有時確實會發生。我曾因當地一家高級PCB供應商而蒙受100萬美元的設計損失,他(1)通過編輯gerber文件修改了我們的設計,他顯然認為該設計需要將許多WLP IC信號引腳接地,並且(2 )同一位PCB供應商技術人員還修改了我們的網表,以使其通過QA測試時發現自己引入的短褲比現在更“他的”而不是“我們的”,從而使他的質量檢查不合格。幾年後,我仍然很生氣。當我們面對PCB供應商提供的證據時,他們承認這完全是他們的錯,他們給了我們50%的退款。該供應商現在被永久禁止。

作為防禦措施,有時我會在拐角處留出一個清晰的區域,上面帶有一個全層基準標記以測試層到層的註冊,並另外加上一個唯一的層ID(例如1/2/3/4/5) / 6以確認沒有丟失的內層插圖。如果接地平面良好且堅固,則很難測試是否存在配準錯誤或缺少層。有時我們習慣於從廉價的供應商那裡獲得高質量的PCB,但我們忘記包括這些即將到來的質量保證措施。

只是讀到這讓我生氣。wtf。
我喜歡當供應商採取類似行動,然後想用信用退款給您時。就像,您認為我會再向您訂購嗎?
只有50%的退款???
我很好奇,EE中是否有任何行為準則阻止您共享這個工廠的名稱?我也想自己避免。
我想他們是被禁止的,因為他們只給您50%的折扣,而不是全額退款或只提供他們訂約供應的東西。* 8')
我沒有提到供應商(他們是美國桑尼維爾當地的),因為它是幾年前的。製造是關於過程控制的,這是過程控制的雙重錯誤:他們僱用了至少破壞了一次內部質量檢查的人員,而且還搞砸了他們的客戶服務響應。他們幾年前收到了很多不良評論,但到2020年仍在運營,因此也許他們最終糾正了過程問題。但是您無法避免某個特定的供應商,從而避免此類問題的發生,因為它可能發生在任何地方。
@MarkU我不同意,只有50%的退款指向內部管理問題或公司政策問題,這在鏈條中遠遠超過了急切的技術人員。即使他們改正了程序,解雇了這個人,或者以任何方式現在可以生產出好的董事會,也沒有證據表明他們仍然沒有相同的行為方式。如果更多的人舉報所有拒絕承擔責任的此類公司,那麼至少在將來可以避免這種客戶關係災難。
噢親愛的。本地到加利福尼亞桑尼維爾嗎?我以前對這個供應商的名字並不十分好奇,但是現在我的好奇心激起了。有機會是Green Circuits嗎?
@Cody不,這不是Green Circuts,它發生在大約十年前,我想是在2008年至公司總部於2012年搬遷之間的某個時間。如果我真的想公開羞辱他們,我會發表評論。...當然,我的全部意思是*可能*是Green Circuits或PCB123或Gorilla或其他人,下次雷擊時...為了自衛,最好在設計中加入支持自己的即將到來的QA的功能檢查。即使是以前享有盛譽的PCB供應商也可能過得很糟糕。
Mattman944
2020-04-26 18:16:46 UTC
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這是一個較晚的答案,以 The Photon 的答案為基礎。我意識到現在很少有人會看到這種情況,但是以後再問類似的問題時,我可以參考它。在我的漫長職業生涯中,我成為了在我工作的大公司中尋找短褲的專家,所​​以除了我自己的項目中遇到的短褲外,其他人還會向董事會尋求幫助,我隔離了很多短褲這些年來。

OP向我發送了一個帶短路的PWB,所以我可以記錄該過程的一些細微差別。我描述的是電源接地短路的過程,由於涉及的電阻較低,通常最難找到這些接地導體。

要將電流注入短路的焊錫絲至PWB。您至少需要3個電源,地和一個參考點。參考點將是電源或接地,從地面開始,因為大多數PWB將有更多的接地點可訪問。 D請勿嘗試與當前的注入導線共享基準。由於您正在測量微小的電壓,因此這些導線上的電壓降會淹沒飛機上的電壓降。電流流動的電線會發熱,電壓降也會漂移,從而使隔離過程變得更加困難或不可能。

我通常將注入點放在電路板的相對兩端。如果短路點在註入點附近,則結果可能會造成混淆。這樣,短路將遠離至少一個注入點。參考點的連接應靠近注入點,但不要將其放置在表面走線將共享電流的位置。或者,您可能遇到上一段中所述的相同問題。

在圖中,鱷魚夾連接到當前的注射點,Q球連接到地面參考點。

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整個平面上的電壓降將在毫伏範圍內,因此您希望獲得100或1000倍的靈敏度才能找到電壓梯度。理想情況下,您需要電壓表具有微伏或更高的分辨率,但是在某些情況下,分辨率為10微伏可能就足夠了。

小型公司或業餘愛好者的電錶可能不夠靈敏。但是,建造1000倍放大器並不難。最常見的數字萬用表的分辨率為1毫伏。 1000X安培將為您提供微伏分辨率。有關如何構建1000X放大器的更多詳細信息,請參見此答案的底部。

使用實驗室電源,將電壓設置為0.5V。如果短路打開,您希望它足夠低,以防止損壞已安裝的PWB。將電流限制設置為幾百毫安。您稍後可能需要增加它,以在平面中獲得足夠的電壓梯度。在此示例中,我使用了500 mA。

首先,我假設參考點在地面網上。使用插圖和/或示意圖作為參考,探測PWB上的接地點,以尋找最大的電壓差。嘗試形象化平面中流動的電流。銅層中的電流將引起微小的電壓降。您無需探測板上的每個接地點,如果電壓變小,則說明方向錯誤。

當您發現最高的電壓降時,通常可以為您提供足夠的線索來找到問題所在。對於該PWB,短路器位於兩個連接器安裝孔的內部,該孔被電鍍並接地。看著藝術品確認孔洞周圍沒有清理動力平面,造成短路。

如果結果令人困惑,有時將注射點移動到另一個位置會有所幫助。

為確認起見,我通常將參考點移到電源網上並重複測量,這次是探測PWB上的電源點。該PWB沒有很多表面電源連接,因此沒有太大用處。

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如何構建1000X放大器:

我仔細查看了自己的零件庫存,找到了最合適的運算放大器LT1492。您需要一個具有低輸入失調電壓的運算放大器,許多常見的運算放大器將無法正常工作。由於電路增益很高,超過幾毫伏的偏移會使輸出飽和。 LT1492運算放大器的最大輸入失調為180uV。還有許多其他運算放大器可以抵消這一較低或更好的水平。如果您有大量的運放具有最壞情況下的電壓偏移,那麼您可能會幸運的發現,並通過反複試驗找到了一個電壓偏移低的放大器。

因為我們正在尋找電壓差,所以輸出中的一點偏移就可以了。我使用的LT1492在輸入短路的情況下產生了0.02V的輸出電壓(相當於輸入的20uV)。

運算放大器的輸入偏置電流規格並不重要,因為電路的輸入阻抗很低。

在創建一個小的測試電路來幫助您解決問題時,您希望它盡可能簡單。不要製造其他問題來進行故障排除。

我不建議使用無線麵包板。如果您沒有經驗,我建議您盡可能地構建它。我使用了一塊小的穿孔板,20 AWG接地總線和24 AWG的其他接線。

我建議您使用電池為它供電,這樣您就不必擔心任何電源噪聲都會影響測量。我用了兩個9V電池和一個DPDT滑動開關串聯。如果您對運算放大器有一定的經驗,則可以使用第二個運算放大器來創建虛擬地,並且僅使用一塊電池。

schematic

模擬該電路 –使用 CircuitLab sup>

創建的示意圖

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我沒有任何尖銳的電錶探測器,因為全世界對訴訟越來越偏執,這些不再常見。我用縫紉針製作了一個探針。我將針頭釘在一根小木棍上,這樣更易於操作。

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感謝您出色的詳細回答。只是為了使整個體驗帶回家,似乎是什麼原因導致電源平面未在安裝孔周圍清除?是製造商方面的格柏加工問題,還是設計方面應格外小心,因為剛果民主共和國錯過了這一點?
另外,感謝您詳細介紹此用例,我將盡快使自己成為x1000放大器。
mkeith
2020-04-20 08:50:10 UTC
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像伏特計法這樣的聲音是最好的。

但是您也可以執行二進制搜索。拿一塊裸板,切成兩半。檢查兩半是否短。丟棄沒有短路的一半。再將剩餘的一半切成兩半,然後重複。在某個時刻(切工數量很少),您會剩下這麼少的一塊,可以很容易地找到空頭。

如果短褲在切割後消失了,那麼短褲就在鋸的切縫線上。

此外,如果您有紅外熱像儀,則允許幾安培的電流流經短路至GND時,便可以找到熱點。但我認為其他人已經建議使用該方法。

一家供應商甚至擁有專用的熱像儀,用於PCB調試-它並不昂貴,而且像魅力一樣。
與其他方法相比,此方法可能更容易找到多個短褲。如果兩個半部在分割後都缺了一點,則只需繼續進行即可。
儘管這可以工作,但在50x50mm的板上卻很棘手。
如果電源是通過軌道而不是平面分配的,則如果其中一條軌道越過切割線兩次,則可能會失敗。
user1908704
2020-04-21 01:21:19 UTC
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使用毫歐表

如果您的電錶可以測量歐姆分數(某些高端萬用表具有此功能,電工工具也可以,或者在ebay上出售一些10美元的小工具,因為“ ESR電錶”可以做到),則可以使用找到故障。

將儀表探針的尖端短接在一起。這為您提供了探針本身的電阻。我們只關心與該值的差異。儀表可能提供調零功能,或者我們只需要從讀數中減去該測量值即可。

將探針應用於短路軌道上的任何位置,每側一個探針。請注意讀數及其與僅探針讀數的區別。例如,可能相差80毫歐。

然後在一側移動一個探針,尋找讀數最低的地方,假設給出50mOhm。現在,在另一側移動第二個探針,以嘗試進一步減小該讀數。達到最低限度後,探頭的位置就在短路處或附近。

僅需幾分鐘,非常有效。在帶有大面積銅平面且電阻故意很小的電路板上,這可能不那麼容易,但是在信號走線上卻可以很好地工作。

這對於兩面電路板來說很容易,但這是六層電路板。除非將板分開,否則將無法使用歐姆計沿內部層走線移動。
這種方法的問題在於,萬用表探頭的PCB焊盤氧化後的接觸電阻會很大。使用單獨的電源注入電流,僅使用萬用表測量電壓可避免接觸電阻問題。
fraxinus
2020-04-21 15:19:26 UTC
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高科技方法

即使您沒有可用的熱像儀(如其他人所建議的那樣),您的指尖也有非常靈敏的熱傳感器。

只需運行一些有限的電流(0.5A,1A,5A-取決於電路板的預期功能,請使用電壓表估算進入電路板的功率,應該為0.2-2瓦),然後觸摸-用手指檢查主板。您會發現熱點。

否則,請施加更多電流。您將能夠感覺到熱量,或明顯燃燒一些痕跡。在最壞的情況下,如果斷層位於水淹層之間,則將引起凸起。

我看到的一個很酷的變化是施加電源,然後用酒精覆蓋木板的某些區域。在產生額外熱量的地方,它將更快地蒸發。
Erik Friesen
2020-04-26 21:35:09 UTC
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另一種低技術含量的方法..檢查您的Gerber油井,或在此處張貼以供我們檢查。還要在成品板上尋找旋轉的45個方形墊。並非所有供應商都在方墊上正確讀取Diptrace導出。我一次在4層板上造成了製造缺陷。

原因是Diptrace創建了一個菱形並將其旋轉45,但是某些pcba導入軟件不執行45命令。



該問答將自動從英語翻譯而來。原始內容可在stackexchange上找到,我們感謝它分發的cc by-sa 4.0許可。
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