在PCB设计与制造领域中，短路故障无疑是工程师和制造商最头疼的“头号杀手”。然而PCB设计导致的短路究竟如何产生？短路是否能在设计阶段被检测出来？设计时如何系统性预防？本文告诉你答案。

一、探本溯源：PCB设计阶段埋下的雷

案例一：不同网络铜皮导通

案例解释：左侧孔在第二层与电源(-) 网络连接，而右侧孔网络属性是电源(+) ，并采用了手动铺铜的方式进行走线，因此电源(+) 与电源(-) 区域发生重叠导致短路。

问题根源：

1）未针对电源(+) 与电源(-) 网络设置差异化安全间距规则。

2）手动铺铜时电源(+) 网络的铜皮误覆盖至电源(-) 网络上。

对于手动铺铜时因操作失误导致不同网络（如电源与地）意外相连的情况，主流EDA工具（如Altium Designer， Cadence， PADS， 嘉立创EDA）一般会根据设计规则（DRC）进行报错。

但在某些特定设置或操作下，这类问题确实可能被遗漏，从而不产生报错：

1）使用错误的铺铜对象，使用“实心填充 (Fill) ”而非“智能铺铜 (Polygon Pour) ”，前者会无条件连接覆盖区域内所有对象，可能导致短路而DRC不会报错。

2）设计规则 (DRC) 设置不当或未开启“在线DRC”检查，规则中的间距 (Clearance) 值设置过小，使短路间隙未被识别为违规。

3）使用非电气对象，错误地使用2D线段代替导线进行连接，这些对象没有网络属性，DRC无法检查，可能导致输出Gerber时短路。

案例二：不同网络过孔重叠

问题根源：左侧过孔在Bottom层与GND网络连接，中间过孔在Top层与于VCC网络连接，两孔孔壁位置重叠，导致电源与地通过孔壁直接短路。

案例三：中间层隔离缺失

问题根源：过孔连接不同板层（1、4层），但中间层（2、3层）未做隔离，导致过孔与中间层非同源网络铜皮导通。

案例四：安全间距未设置

问题根源：过孔与导线、铜皮之间未遵循最小间距要求，设计阶段即存在物理连接风险，生产后直接形成短路。

案例二、三、四的发生均是没有开启DRC检查导致的。在Layout设计阶段，只要打开了DRC检查，并且设置了最小间距的参数，不同属性网络之间的信号，不管是线与线、孔与孔、孔与线、孔与铺铜之间均会报错，提醒修改，不同EDA设计软件可通过下述方式规避此类短路问题。

二、防患未然：PCB设计的防护盾

1、设计前期：工艺适配与规则设置

设计前需深入了解板厂工艺能力，获取最小最小线宽/线距、最小焊盘环宽、最小钻孔等关键尺寸，且保证设计规则必须优于或等于板厂的极限能力。

2、布线阶段：习惯规范与可视化检查 

1）避免锐角布线：采用钝角（≥135°）或圆弧过渡设计，防止蚀刻过程中形成 “酸角” 残留铜渣，导致相邻线路短路。

2）科学使用泪滴：泪滴可强化连接，防止断裂；但在高密度区域，需警惕其与其他线路间距不足。

3）高亮网络检查：对电源网络（VCC、GND 等）、关键信号网络（时钟信号、差分信号等）启用高亮显示功能，逐层切换检查铜皮覆盖范围、走线路径及网络连接关系，直观排查非预期导通风险。

3、规则验证：DRC检查与DFM分析

1）DRC检查：

安全间距规则：覆盖所有网络对象组合（线-线、线-焊盘、焊盘-焊盘、孔-孔、孔-铜皮等），根据网络类型设置差异化最小间距值。

过孔专项规则：制定Via to Via间距规则，明确不同孔径过孔的最小间距要求，杜绝过孔重叠或过近导致的短路。

2）DFM分析

可使用DFM（可制造性分析）软件（如免费的华秋DFM）对设计源文件或者Gerber文件进行二次分析，这类工具检查角度不同，有时能发现新问题。

预防PCB设计中的短路问题，不能仅依赖最后一刻的DRC检查，而应建立一个贯穿始终的系统工程，将规则驱动、习惯约束与人工验证三者结合，尽可能的规避短路风险。