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故障查找

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qcwzz88 发表于 2010-5-11 12:41:09 | 显示全部楼层 |阅读模式
[原创]一个查找电路和器件故障机理的好仪器好方法
        最近帮助一些客户做电路故障的分析,在了解情况过程中,问起哪里坏了,大都能告诉我“某某器件坏了”,但再问“哪个管脚坏了”“可能是什么原因造成的”“坏到了啥程度”,往往就没人接茬了,即使接茬,也不外乎两类话“哟,还真没研究过”,“要真知道,不就不请您来了嘛”。
下面介绍的这个仪器和测试方法,就是解决如上问题的法宝。它能解决几大问题:
1、 能定位到哪个管脚坏了,便于工程师顺藤摸瓜,将无关的影响排除在外;
2、 能判断出故障的损坏程度;
3、 可以根据损坏的程度,推理出损坏的机理;
4、 根据失效的机理,可以制定出解决问题的办法。

这个测试方法的基础就是——T40电路和元器件故障分析仪,瑞迪航科(北京)技术有限公司出品,www.rdcoo.com,china@rdcoo.com,技术咨询电话400-6800-965,虽然有广告之嫌,但您看完下面的技术内容,就会觉得这点广告的干扰绝对是值得的。
这个测试的工程理论基础是:1、器件外部的应力通过管脚端口对器件内部造成损伤;2、端口的应力损伤会影响到端口的阻抗特性。
本仪器的应用就是测试器件端口的阻抗特性图。即“端口的伏安特性曲线”,一个好的电路板和一个故障的电路板来对比,损伤端口的V-I曲线一定会发生变化,根据曲线的变化趋势,就可以判断出损伤的程度和机理。具体的测试和判断方法如下:
1、解决问题的操作程序
有好、坏可对比的电路板或机器各一。分别测量其每个管脚的V-I曲线,当然如果能根据现象基本锁定在哪块电路坏掉了,也可以只针对目标怀疑对象进行测试,减少测试的工作量。然后对比好坏电路板上对应管脚的曲线,差别较大的一般就可能是损伤管脚,要认真对待了。
2、如何根据测试结果判断故障原因
用此仪器测试,测试的结果一般不外乎 开路、短路、漏电路增加、阻抗变化、曲线形状变异(一般是组合电路)等几种结果。波形如图。
图1:纯电阻的V-I曲线,如果斜率发生较大变化,则说明电阻阻值变化,斜率变小,相当于加同样的电压,而电流变小,则阻值变大,说明电阻非完全性损伤,原因一般为静电、腐蚀、电迁移、瞬时电过应力;
图2:短路;
图3:开路;
图4:普通二极管V-I曲线,如果电流正向上升的转折点左移,则说明漏电流增大,一般是静电损伤,断路则是过压击穿,开路则是过流烧毁;
图5:稳压二极管V-I曲线;
图6:大电容的V-I曲线;
图7:小电容的V-I曲线;如果椭圆的形状由图6向图7的趋势发生了变化,则说明容值发生了漂移;
图8:IC管脚对地的V-I曲线,注意两个问题,一是不同厂家的相同功能器件,因为其内部电路结构的不同,对比测试时表现在外面端口的阻抗特性可能不同,不同厂家的同型号器件不具备可比性;二是IC的特性曲线测试一般要测试Pi-VDD、Pi-VSS、Pi-Pi+1、Pi-Pi-1,这是因为Pi管脚发生故障,一般的引入路径不外乎电源、地、相邻管脚间的过压耦合。
图9-图12是组合特性的标准曲线,如果实测的值在此标准曲线基础上有某方面的变化趋势,可以据此分析出可能是哪个因素影响的,这个就是靠分析的经验和能力了。所以T40电路和元器件故障分析仪是一个辅助分析工具,工程师的智慧才是最好的工具。不过值得欣慰的是,我和我的技术团队,我们的经验已经融入了本设计的软件和文档中,大家尽可以直接站在我们的肩膀上,在电子设计的大地上昂然前行。
3、如何根据原因制定整改方法
机理判断出来了,解决方法就好找多了。如果出现批次性的器件问题,那自然是找采购了;
如果批次某类器件出现了随机的引脚开路(不固定在某个管脚上的开路)。则最大可能是MSD,在焊接过程的工艺上要加上一道焊前高温烘烤;
如果出现了漏电流增加或阻抗参数退化但非完全性损伤,则是ESD,改造生产储存环境则不宜迟;
如果是开路,毫无疑问是过载,尤其是在有烧的痕迹(此部分可以通过本公司S40电路板显微检测仪放大观察和灵敏的鼻子嗅来判断);
如果是短路,则可能是电压击穿,找找看有没有上断电过程的浪涌电压的波动影响。

还有些其他的现象和判断及整改方法,大家可以熟能生巧,把这个仪器用起来。

依笔者的技术经验来看,本仪器几乎是可以和示波器、万用表、频谱仪并驾齐驱的第四大电子测试基础设备,而它的价值却远远没被发掘出来。英国人发现了这个特性,后人在前仆后继的想显示比英国人高明,俟机发现新的测试机理,然而结果每每令人失望,从1960年代至今,半个世纪的应用已经充分验证了其应用理论的成熟。我偶然在航天实验室发现了这种仪器,并将它转化为成本不高、功能简化、并将我们的经验结合进去的实用性测试仪器,希望它能帮助我们的电子技术同行能百尺竿头,更进一步。
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