PCB & PCBA 短路定位巡航掃雷法解決方案

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PCB & PCBA 短路定位巡航掃雷法解決方案

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主題： PCB & PCBA 短路不良巡航掃雷法解決方案

PCB & PCBA 短路定位巡航掃雷法 --- 原理篇


简化短路示意圖

3.3V 電源

地 (GND)正常阻抗： 35K ohm

異常阻抗： 0.5 ohm

M&S45 新颖短路测试法 , 提供一种短路测试工具 :让你无需割线 , 无需拆元件 , 只需轻轻一探 , 短路与否自有分晓 .

？？？？？？？？？？？？？

传统短路测试法 : 割线 ? 沿路拆元件确认 ?头痛问题 : 板子报废 ? 浪费时间 ? 成本 ? 效率低 ?


M&S45 短路探测仪的工作原理 :

利用往短路回路中施加特定的电波雷达信号，再用电波捕捉笔进行跟踪识别定位。

电波雷达

捕捉笔

新型的巡航式扫雷法


“ 扫雷”需要工兵，也需要扫雷工具


M&S45 短路定位原理

雷达探头

回路附近雷达信号强

远离回路附近雷达信号弱

1


通過將紅黑表筆，往被判定短路失效的 2 個測試點施加特定的電磁波，由電波捕捉筆跟蹤“掃雷”，快速而準確的找到異常短路點。

顯示回路中的電波強弱

M&S45 短路定位原理1


线对线短路情形的短路回路2

远离回路附近雷达信号弱

？？？

？

？


線對地短路情形的短路回路

？？？

？

？

GND 地

3


線對地短路情形的短路回路

？？？

？

？

GND 地

熟悉電路的重要性

3


電源對地短路情形的短路回路

電路的熟悉很重要

GND

3.3vVcc

3.3vVcc

GND

3.3vVcc

4


帶有大容量電容時的回路GND

3.3vVcc

5


电感

６可行的“扫雷”技巧 ---- 电感免拆除


电感

可行的“扫雷”技巧 ---- 电感免拆除６


PCB & PCBA 短路定位巡航掃雷法 --- 应用基础篇


非破坏性追踪电流，找出短路点无须专业技术人员操作M&S45 能够侦测各种短路 , 包括蚀刻短路（ PCB 短路）、焊接短路、元件短路等

短路侦测•可侦测短路范围 : 0~20 Ω

•开路时驱动电压 : 100mV~700mV

•驱动电流 :50mA ~300mA

•敏感精确模拟显示

•手柄指示灯 : 指到哪看到哪

技术规格参数

M&S45 短路探测仪技术规格

M&S45

１


表笔检测信号的认识

電阻回路

弱信號

電阻回路

中等信號

電阻回路

強信號

電阻&

電容回路

中等信

號電阻&

電容回路

弱信

號電容回路

強信號

電容回路

弱信號

M&S45 短路探测仪指示灯的判读2



1

短路回路特征及对应指示

Short circuit high signal

1 ：显示特点：指示器显示值最大，端部指示灯明亮闪烁，其余 LED 不发光

2 ：信号判读：

A: 回路中没有大容量电容

B ：回路 trace 较细，输入信号电流密度较大

C ：探测器已经追踪到电流轨迹



2Short circuit middle signal

Short circuit weak signal

1 ：显示特点：部分指示灯明亮闪烁，其余 LED 不发光


A ：回路中没有大容量电容

B ：可能信号本身较弱

a ：回路 trace 较宽，输入信号电流密度较小

b ：探测器偏离电流轨迹

c ：探测器探头与信号电流方向不平行



3

capacitive circuit high signal

1 ：指示器显示值最大，端部明亮闪烁，其余亮度较低


A ：回路中存在大容量电容

B ：错误追踪电容电流轨迹，电阻回路电流轨迹在其它方位。



4 capacitive circuit high signal

1 ：未达到最大指示，低亮度闪烁


A ：电容回路

B ：电容容量较小

C ：回路 trace 较宽，输入信号电流密度较小

D ：或探测器偏离电流轨迹

E ：或探测器探头与信号电流方向不平行



5 Shorted circuit /capacitive circuit big capacitance

1 ：指示器显示达最大，端部高亮闪烁，中部靠两端部分低亮度，中部高亮闪烁（如图所示）2 ：信号判读：A ：回路中存在较大容量电容，且有明显短路症状，B ：短路电流轨迹与电容电流轨迹一致。

C ：回路 trace 较宽，输入信号电流密度较小

D ：探测器接近电流轨迹

E ：探测器探头与信号电流方向不平行



6Shorted circuit /capacitive circuit middle capacitance

1 ：端部低亮闪烁，中部高亮闪烁（如图所示）2 ：信号判读：A ：回路中存在电容回路，且有明显短路症状。短路电流轨迹与电容电流轨迹一致。

B ：回路 trace 较宽，输入信号电流密度较小

C ：或探测器偏离电流轨迹

D ：或探测器探头与信号电流方向不平行


环输入点，寻找信号最强点

沿着信号最强点推行，当信号明显减弱时，需调整方向，寻找最大信号

在信號變弱后，可在周边查找有无信号，以确认

信號只傳輸到此處，即沿另外路徑返回，且此兩路徑不應有直接通路，因而可以判断此处即为短路点

信号线间短路M&S45 短路探测仪实操指南3


M&S45 短路探测仪实操指南3



找到短路点后，可在周边查找有无信号，以确认

此处正常情况下无直接通路，不应有信號通过，因而可以判断此处即为短路点

此時信號有較大幅度減弱，需作如下判斷：1 ：有無其它路徑2 ：沿減弱后的信號的最大方向，是否持續存在

电源间短路


找到短路点后，可在周边查找有无信号，以确认

此处正常情况下无直接通路，不应有信號通过，因而可以判断此处即为短路点



电源间短路M&S45 短路探测仪实操指南3


不同输入点，确定短路位置

同時顯示电容回路及短路回路特征部分驅動信號經由電容形成回路

此時信號有較大幅度增強，需作如下判斷：1 ：有無其它路徑2 ：沿信號的最大方向，是否持續存在

此點短路信號走到終點，向其它方向不再延伸，初步判定為短路點

環繞短路點，確認沒有其它疑似短路回路

A

若以 A點為信號注入點，測試回路中將存在電容信號



不同输入点，确定短路位置若以 B 点为信号注入点，短路信号将与电容信号分离

B

寻找最大信号方向，沿信号轨迹推进

至此信号不再向其它方向延伸，若环绕周围无其它信号轨迹，此时则可判定信此处即为短路点



PCB & PCBA 短路定位巡航掃雷法 --- 技巧篇


目录 :

技巧一 : 环形扫雷定向法

技巧二 : 分区标识定位法

技巧三 : 对角线查找原理

技巧四 : 换点排疑法

技巧五 : 电感定位法

技巧六 : 直探元件排除法


技巧一 : 环形扫雷定向法

围绕表笔扫一圈 ,仔细比较扫雷笔上信号的变化情况 , 在这一圈中最强的方向即电流流出的方向 , 也即知道电流朝哪个方向流 , 短路在哪个大区域 .

电流主干道 , 信号是一环中最强

的地方


技巧二 : 分区标识定位法

分区域查找法将整板划分为多个区域 ( 一般四个 ,太大的板子可八块 ), 根据点图分析每块区域上的元件是否有短路 , 或根据”方法一”定向至某一区域后 , 再对该区域进行分析 .

区域 1

区域 2

区域 3

区域 4


技巧三 : 对角线查找原理

分区域查找法需配合对角线查找原理进行追踪 . 对角线原理指的是 : 当要探测追踪区域 1 时 , 两支表笔的输入端都放在其对角区域 3,这样区域 1 在扫雷探测时就不会给流经的电流干扰 , 方便排除分析 .

区域 1

区域 2区域 3

区域 4


技巧四 : 换点排疑法

如果在追踪短路过程中 , 发现了两 ,三个乃至多个元件上方信号很强的 . 可采用换点探测法 , 即将红笔或黑笔换其它区域的位置再去检查那些可疑元件是否还有强信号 .如果是真的短路点 , 无论怎么换点都有强信号 ,但可疑点则不会 . 如上图 ,若红笔位置在区域 3 的”位置 B”,则元件 A 信号很强 , 为可疑短路元件 . 当红笔换在区域 1 的”位置 C”, 则短路电流 (红色轨迹 ) 不会流过可疑元件 A,A 处没有信号 , 因此可排除 A 为短路元件的可能 .

区域1

区域2

区域 3

区域4

可疑元件 A 信号很强如何断定 ??

元件 A

位置 B

位置 C

真正短路元件 D


技巧五 : 电感定位法

如上图区域 1 所示 ,将红笔接触电感的左端 , 黑笔仍接地 . 将扫雷笔跨在电感本体上 ,发现有很强信号 ,证明有电流流经电感 ,故短路点一定是在电感的右边 . 反过来 , 如果将红笔接触电感的右端 (上图用蓝笔示 ), 电感本体上是看不到信号的 ,说明短路电流不经过电感 , 因此不是左端短路 , 同样可判断其右端短路 . 思考 : 同样 , 如果电感在区域 3,该如何判断 ?

区域 1

区域 2

区域 3

区域 4

?


技巧六 : 直探元件排除法

区域 2

如果某电源涉及较少元件 ( 一般几十个 ), 或经常在某些元件短路 , 可采用直接探测元件 , 看是否有强的电流信号 , 如果有 , 用”换点排疑法”确认后 , 可以确定该元件就是短路元件 .


总结

以上几种方式可以综合使用 ,几种或多种方法配合使用效果更佳 .

以上几种方式最好配合 Gerber/ 点图查找 , 效率更快 .


PCB & PCBA 短路定位巡航掃雷法 --- 案例分享篇


经典案例一 : BGA Pad Trace 露铜

上图为东莞 JC客户一 BGA Pad Trace 露铜导致 3.3V Short To GND 的问题根据信号曾怀疑过电池座短路 , 后查点图 , 发现电池座不使用 3.3V. 最后追踪到一已拆 BGA 的地方信号消失 , 但 BGA 已拆 , 附近板底已无其它元件 ,断定 PCB 短路 ,结合点图 , 在放大镜下确认 PCB 在信号消失点的状况 , 发现 3.3V trace 露铜 .

一开始怀疑电池 , 后发现电池不用 3.3V放大镜下 ,

Pad trace露铜 short

元件已拆

元件已拆

元件已拆

元件已拆


上图为东莞 JC客户一插件电容板面连锡致 3.3V Short To GND 的问题根据信号曾怀疑 DIMM上面的一颗电容短路 , 拆掉后 , 发现短路仍然存在 . 最后继续追踪到一电解电容处 ,放平探笔发现电容上信号很强 . 当摘掉电容前一电感时 , 原 DIMM上方的短路信号全部消失 , 因此可断定此电容附近短路 ,摘掉此电解电容 , 发现电容的电源孔与地孔被锡丝连接起来了 .

元件已拆

元件已拆

经典案例二 : 插件电容板面连锡

CPU 座子

元件已拆

怀疑此电容 ,拆掉

拆掉后 ,仍很强信号


上图为上海 JP客户两处 1.8V Short To GND 的问题根据信号找到一处电容短路 , 拆掉后 , 电容位置处无短路回路阻抗信号 . 但整个 1.8V网络还是短路 , 最后找到一个电感上信号很强 , 电感只有电源网络 , 无地端 , 不会短路 , 查一连接器 , 其一引脚连接在此电感上 ,连接器短路导致误似 1.8V对地短路 .

经典案例三 : 不相关 connector short

怀疑此电容 ,拆掉

此连接器没连1.8V 电压 ,但其一引脚与一 1.8V电感相连


上图为东莞 TH客户一插件连接器接地孔残铜与 3.3V 电源短路的问题根据信号找到一连接器处信号非常强 ,但根据点图发现 , 此连接器刚好压在 3.3V 电源区块上 , 为了区分是连接器短路信号还是电源区块产生的信号 ,对比压在同电源区块的另一相同的连接器 ,并没发现信号 , 而且此电源区块的其它旁边部分信号很弱 ,并且连接器的强信号方向与电源区块电流方向垂直 ,故断定不是电源区块产生之信号 , 确定是连接器短路 . 拆掉后 , 短路仍未消失 , 到放大镜下仔细察看 , 发现一地孔残铜与此电源区块相连短路 .

怀疑此连接器 , 拆掉

经典案例四 : DIP Connector GND Pin 残铜

放大镜下观察 ,发现其地孔有残铜与 3.3V 电源区相连起来了 .


上图为东莞 TH客户一 BGA 大面积击穿导致 1.5V Short To GND 的问题根据信号找到一 BGA, 有中等强度信号 , 与电流输入线上的强信号不一样 .但换板子上的不同点加入电流信号 ,都可以在此 BGA片发现中等信号 . 确定后 , 拆掉此 BGA, 短路信号消失 .事后思考原因 , 可能是 BGA 大面积被击穿 ,类似大铜片效应 , 电流在面积较大路径中走时 , 其信号强度变弱 .

元件已拆

经典案例五 : BGA 大面积击穿短路


上图为深圳 F客户一电容连锡导致 3.3V Short To GND 的问题根据信号找到一 IC,摘掉后 ,仍短路 , 在放大镜下查看 PCB 问题 ,并无异常 . 根据点图发现此 IC 后还有电容用到 3.3V,若电容短路 , 短路电流必经过 IC, 所以误以为 IC 短路 ,摘掉电容后 , 短路症状消失 .

元件已拆

经典案例六 : 环形电源回路对地短路

换五点确认后 ,此下仍信号最强 ,怀疑此 IC, 拆掉

拆掉后仍短路 ,放大镜下并没发现 PCB 问题

想到此 IC 后是否还有元件用到此 3.3V.

比对点图发现IC 后还有四颗电容

其中一颗有强信号 ,摘掉后 ,短路信号消失

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