Quando tutto il resto non funziona: come individuare cortocircuiti in un PCB

 

Ogni ingegnere ha attraversato una situazione particolarmente brutta alla quale è comunque sopravvissuto continuando a progettare. Durante la peggiore settimana della mia vita professionale, avevamo ricevuto una spedizione, in ritardo, di PCB. Questi PCB avrebbero dovuto essere installati all’interno di hardware e consegnati ai clienti un mese prima. Eravamo tutti mortificati per il ritardo.

Comunque sia volevamo tutti affrettarci a spedire le nuove schede. Per cui le avevamo prima alimentate per testare un circuito di prova...ci eravamo accorti subito che qualcosa non funzionava. Era possibile percepire l’odore di ozono e uno dei componenti più costosi era diventato così caldo da provocare bruciature ad un paio di persone che avevano fatto una “test tattile”. Avevamo pensato di non avere tempo per testare tutte le schede e avevamo semplicemente ordinato dei PCB già fatti.

Non calcolando la rabbia e la frustrazione, di sicuro avere una riunione con il proprio capo spiegandogli che si è verificato un grave problema hardware mentre si soffre per una bruciatura al dito non è uno scenario ideale. La cosa migliore da fare, in queste situazioni, è offrire una soluzione. Se un giorno vi troverete in una circostanza simile ecco cosa fare per individuare il cortocircuito.

Ispezione visiva

La prima cosa da fare è ispezionare visivamente con attenzione l’intera superficie del PCB. Utilizzate una lente d’ingrandimento o un microscopio a basso ingrandimento se ne avete uno a disposizione. Cercate piccole linee tra i pad ed esaminate i punti di saldatura. Qualunque spaccatura, anche piccola, o ammasso di materiale di saldatura merita attenzione. Controllate tutte le piste. Se le piste non sono sul piano, controllate che l’involucro sia sulla scheda. Le piste sul piano possono far andare in corto i vari strati e far sì che tutto venga collegato a massa, a VCC, o ad entrambi.

Se il corto è particolarmente grave, potete persino vedere dei segni di bruciatura sul circuito stampato. Possono essere piccoli ma quello che si vede, nella maschera di saldatura, è delle zone di colore marrone anziché del normale colore verde. In caso di schede multiple, un PCB bruciato può aiutarvi a determinare il punto specifico dove si è verificato il problema senza dover alimentare un’altra scheda da sacrificare ai fini della ricerca. Purtroppo nel nostro caso non era presente nessuna bruciatura sul PCB ma solo sulle dita delle persone che avevano controllato il circuito.


Le bruciature possono senz’altro aiutarvi a localizzare un corto, ma ad un caro prezzo.

 

Zone potenziali dove si possono verificare cortocircuiti in un PCB.

Dopo il primo passo, costituito da un’ispezione visiva, ci sono altre zone da esaminare dove è possibile individuare le cause potenziali dei cortocircuiti in un PCB.

 

Componenti difettosi

Alcuni componenti hanno una tendenza superiore a risultare difettosi, come ad esempio i condensatori elettrolitici, per cui esaminateli prima degli altri. Se non siete sicuri di quale componente sia difettoso potete, come sempre, utilizzare una ricerca Google per verificare se vi sono già stati altri casi di componenti simili che hanno presentato difetti.

 

Immagini a infrarossi

Se non lavorate in una startup che ha appena esaurito il proprio budget probabilmente potete avere accesso ad uno strumento di diagnostica per immagini a infrarossi. Una telecamera ad infrarossi vi può aiutare a localizzare il cortocircuito, anche se si trova all’interno dei vari strati. Un corto presenta, solitamente, una resistenza più elevata rispetto ad un giunto di saldatura o una normale traccia dato che non ha il vantaggio di essere ottimizzato nel progetto (a meno che non ignoriate tutti i controlli sulle regole). Questa resistenza fa sì che il corto circuito si riscaldi e diventi facile da individuare nella vista ad infrarossi. Iniziate con la corrente più bassa che potete utilizzare, in modo da individuare il corto senza causare ulteriori danni.

 

Test con il multimetro digitale

Dato che l’ispezione visiva non ci aveva fornito alcun indizio sulla causa o sulla locazione del corto circuito avevamo deciso di utilizzare un multimetro per determinare la zona esatta sul circuito stampato. Non tutti concordano, nei forum di elettronica, che questo sia un buon approccio, tuttavia tracciare i punti di test può aiutarvi a determinare cosa non sia il problema. Occorre essere dotati di un multimetro di ottima qualità, con una sensibilità dell’ordine dei milliohm; ovviamente se è presente anche una funzionalità che emette un ronzio quando si testa un cortocircuito ciò aiuta tantissimo.

 

Un multimetro può aiutare ad individuare un corto ma spesso non sono sensibili a sufficienza per farlo.

 

L’ultima possibilità: il test distruttivo

Dopo tutti i vari test, che non avevano incluso il test ad infrarossi in quanto la nostra startup non aveva un budget sufficiente, tutto ciò che avevamo determinato era che il corto si verificava in una certa metà della scheda. Per cui avevamo tagliato la scheda a metà e poi in quattro parti. Un test distruttivo è ovviamente l’ultima spiaggia per individuare i cortocircuiti in un PCB ma talvolta è l’unica possibilità che rimane.

Riutilizzando il multimetro avevamo scoperto che la maggior parte delle sezioni non avevano VCC e massa collegate insieme. Ma quel quarto di scheda in particolare era un mistero che non riuscivamo a risolvere. Avevamo cambiato produttore e richiesto schede di test il che aveva aiutato.

Se volete evitare tutto questo processo di ricerca di cortocircuiti, faticoso e frustrante, dovete necessariamente testare il circuito per verificare che non vi siano errori, problemi di progettazione e che le tolleranze del produttore siano rispettate. Un software di progetto avanzato come CircuitStudio di Altium può fare tutto questo e fornisce un ambiente di progetto unificato che aiuta a progettare il vostro PCB con maggiore facilità ed efficienza.

 

Se volete individuare potenziali aree dove si verifica un corto o se volete scoprire come un software per il progetto di PCB può aiutarvi potete contattare un esperto di Altium oggi stesso.

 

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