Короткое замыкание (англ. electrical short, short circuit) — это один из основных видов неисправностей в электронных устройствах, характеризующийся возникновением непреднамеренного проводящего пути с низким сопротивлением (low-resistance path) между двумя или более точками цепи, имеющими разный электрический потенциал. Такое соединение, сопротивление которого стремится к нулю согласно закону Ома (I = U / R), вызывает аномально высокий ток (short-circuit current), ограниченный лишь внутренним сопротивлением источника питания, что приводит к перегреву, потенциальному повреждению компонентов, возгоранию или срабатыванию защиты.
Физические причины и классификация
В контексте печатных плат и сборки электроники короткие замыкания классифицируют по их природе и местоположению:
-
Пайка (solder bridge).
Самый распространённый вид, вызванный перемычкой припоя между соседними выводами компонентов или контактными площадками, часто из-за избытка паяльной пасты, неверной геометрии трафарета или нарушения термопрофиля оплавления. -
Проводящее загрязнение (conductive contamination).
Попадание металлической стружки, обломков выводов или проводящей пыли на плату. -
Дефекты изготовления платы (PCB fabrication defects).
Подтравливание меди (underetch), оставшиеся перемычки в узких зазорах из-за ошибки фотолитографии, рост дендритов (dendrite growth) во влажной среде. -
Внутренние дефекты компонентов (internal component defects).
Пробой p-n-перехода в полупроводнике, внутреннее замыкание обкладок в конденсаторе.
Методы обнаружения и локализации
Выявление коротких замыканий является обязательным этапом контроля. Применяются методы:
-
Визуальный и оптический контроль.
Автоматический оптический контроль (Automated Optical Inspection, AOI) для обнаружения паяльных перемычек. -
Электрическое тестирование.
Проверка на целостность изоляции (insulation resistance test) и внутрисхемное тестирование (In-Circuit Test, ICT), которое подаёт сигнал в цепь и обнаруживает аномально низкое сопротивление между узлами (nets). -
Термографический анализ.
Использование тепловизора (thermal imaging camera) для обнаружения локальных перегревов на включённой плате. -
Метод «тонального генератора» (short tracer).
Подача сигнала на короткозамкнутую цепь и поиск точки максимального электромагнитного поля с помощью щупа.
Профилактика в производстве
Предотвращение замыканий достигается строгим контролем технологических процессов: дозированием паяльной пасты, контролем ширины зазоров (clearance) при проектировании согласно IPC-2221, соблюдением чистоты производственных зон и использованием материалов, соответствующих стандартам, например, ГОСТ Р 54849-2011 для паяльной маски.
Источники: IPC-A-610 «Acceptability of Electronic Assemblies» (критерии для паяльных перемычек), IPC-2221 «Generic Standard on Printed Board Design» (правила зазоров), ГОСТ Р 54849-2011 «Маска паяльная защитная для печатных плат. Общие технические условия», учебники по поиску и устранению неисправностей в электронике.