Jak mogę rozwiązać problem aktywnego zwarcia?

11

Jakie są skuteczne metody diagnozowania aktywnego zwarcia? Rozumiem przez to zwarcie, które pojawia się dopiero po włączeniu płytki drukowanej.

tl; dr

Mam projekt w fazie prototypu. 17 z moich 20 tablic działa świetnie. Pozostałe 3 mają zwarcie na szynie 3,3 V. To pokazuje się dopiero po włączeniu płyty. Po usunięciu większości elementów szyny wyśledziłem go do sieci Ethernet PHY. Jeśli zdejmę układ scalony, moja szyna będzie solidna przy napięciu 3,3 V. Kiedy ponownie go włączyłem (wypróbowałem również 2 nowe układy scalone), moja szyna jest ponownie przeciążona i spada.

Dokładnie sprawdziłem wzrokowo i zbadałem tablicę pod kątem szortów, ale nie mogę jej znaleźć. Podniosłem prawie wszystko z układu scalonego (kryształ, rezystory szeregowe, koraliki ferrytowe itp.), Ale nadal zachowuję się tak samo. Próbowałem też trzymać układ w resecie, ale to nie pomaga. Podniosłem pojedyncze piny na IC (VDDIO) i to naprawiło, ale nie oferuje prawdziwej diagnozy. Zaczynam się zastanawiać, czy jest jakiś problem z fab fab PCB, ale nie jestem całkowicie pewien, jak to by to spowodowało. Twierdzą, że wykonują test 100% E. Wszelkie porady będą mile widziane!

Kane Anderson
źródło
1
Czy masz dostęp do zakresu do pulsowania 1A przez skrót dla 1us? Jaka jest rzeczywista tolerancja luki DRK? Czy była jakaś szansa na uszkodzenie ESD i strzelanie do winy?
Tony Stewart Sunnyskyguy EE75
Tak, mam przyzwoity zakres. Mogę spróbować wypróbować moc pulsującą i zobaczyć, czego mogę się nauczyć. Czego dokładnie szukam?
Kane Anderson
Czy to wielowarstwowa płytka drukowana z wewnętrznymi warstwami? Czy układ zawiera jakieś znaki odniesienia, aby zweryfikować poprawną rejestrację między warstwami? Czy masz kamerę na podczerwień / kontrolę termiczną? ... Jeśli masz wyłączone wszystkie układy scalone, a zwarcie utrzymuje się, czy możesz przepuścić naprawdę wysoki prąd przez zwarcie i zobaczyć, skąd wydobywa się dym?
MarkU
Nasi technicy od wczesnych lat 80. zawsze używali miernika mikro-omowego do przyłożenia małego napięcia i śledzenia spadków napięcia. Jeśli na pokładzie przelotu do samolotu było zakopane zwarcie, powiedzmy> 50m Ohm, można by je połączyć przez zrzut zrzutu Cap. z nasadką o podobnym lub znacznie niższym ESR i wystarczającej energii spawania, ale niezbyt dużej, aby rozpylić pustkę metalicznym pyłem w złączu. Nadmiar ciepła lutu może często zamykać się przez szczeliny. Uwaga na uziemienie skrzyni dotykające odsłonięte przelotki. Test 100% E jest usługą płatną. Upewnij się więc, że to nie była wina twojego procesu.
Tony Stewart Sunnyskyguy EE75
2
czy możesz spróbować wymienić PHY IC z działającą tablicą, aby zobaczyć, co się stanie? Więc jeśli migracja usterki między płytą, możemy wskazać, że płytka drukowana może być uszkodzona / IC został uszkodzony przez Jakiego króla PHY używasz? Czy podczas montażu obowiązują wszystkie statyczne środki ostrożności i obsługa?
roberto romano

Odpowiedzi:

9

Chociaż życzę powodzenia w pracy z kamerą termiczną, w rzeczywistości spodziewałbym się, że kamera pokaże układ scalony dotknięty zwarciem (Ethernet PHY?), A nie sam zwarcie. Trzeba mieć dużo szczęścia, aby rzeczywiście wadliwe miejsce miało większy opór niż elementy wewnętrzne IC.

Jeśli nic nie znajdziesz w kamerze, sprawdziłbym ciągłość na szynie GND / 3.3V na dowolnym z pinów IC, które tak naprawdę nie są podłączone do GND / 3.3V. Zrób to z testowaną diodą, ponieważ styk skierowany do przodu jest wystarczająco blisko zwarcia.

Jeśli okaże się, że jest ujemny, zasiliłbym płytkę drukowaną z usuniętym układem scalonym i sprawdziłby napięcie na wszystkich pinach (idealnie, przebieg fali rozruchowej, ale może być uciążliwy dla dużej liczby pinów). Każde napięcie poza zakresem 0 ... VCC może potencjalnie spowodować zatrzaśnięcie układu scalonego, co zwykle wygląda jak zwarcie.

Na koniec sprawdziłbym, czy wszystkie pady odpowiadające pinom wyjściowym mogą być aktywnie napędzane. Można to zrobić, łącząc lunetę i generator sygnału razem wytwarzając falę kwadratową 0-3.3V (tak, aby zobaczyć falę kwadratową na lunecie), a następnie podłączając sondę do padów. Znikająca fala prostokątna oznaczałaby, że coś innego próbuje sterować padem, którym IC również chce się kierować. Można to uzasadnić dla pinów typu open-drain i bidir, ale nie dla czystych wyników.

Dmitrij Grigoriew
źródło
1
Dlaczego zwarcie miałoby wpływ na układ scalony? Układ scalony zobaczyłby zasadniczo 0 woltów i nawet się nie uruchomił.
rura
3
@pipe Zwarcie może znajdować się np. między pinem, który IC próbuje podnieść wysoko, a GND.
Dmitry Grigoryev
23

To nie zawsze działa, ale czasami możesz wyśledzić krótki za pomocą kamery termowizyjnej ... oczywiście musisz mieć kamerę termiczną, aby to zrobić.

Po prostu włącz tablicę i obserwuj bardzo dokładnie kamerę termowizyjną, aby zobaczyć, czy jeden obszar tablicy naprawdę się nagrzewa, może to pomóc przynajmniej w zawężeniu obszaru.

nonya_business
źródło
3
Dzięki, spróbuję. Mam dostęp do jednego.
Kane Anderson
1
Tak, miałem właśnie zaproponować kamerę termowizyjną. Mój zespół analizujący niezawodność i awarie ma je w pracy i jest to bardzo oczywiste, gdy coś jest zwarte. Fajnie jest też patrzeć :)
KingDuken
2
Można użyć zasilacza stołowego, aby zrzucić duży prąd i znaleźć gorące miejsce również rękami.
Wesley Lee,
8
Możliwe jest również stosowanie rozpylonego izopropanolu w podejrzanych obszarach i poszukiwanie miejsc szybko odparowujących.
Yet Another User
4
Podczas prototypowania dobrze jest użyć zasilacza z regulowanym limitem prądu. Ustaw limit dość nisko i sprawdź kamerą termiczną, zwiększając limit. W ten sposób możesz znaleźć zwarcia, zanim zniszczą PCB lub układy scalone.
Michael
6

Możesz też zastosować technikę „Kamera termowizyjna Louis Rossmann bez kamery termowizyjnej” - przykryj płytkę IPA, przeprowadź zasilanie przez zwarcie - zwarcie nagrzewa się, a alkohol bardzo szybko odparowuje. To naprawdę pokazuje, co jest zwarte. Zobacz demo tutaj: https://youtu.be/gRV0cmIj5Ks?t=236 - tak, to trochę zły przykład, ponieważ w tym przypadku znajduje skrót do kamery termowizyjnej, ale zwykle używa metody alkoholowej, i to działa świetnie.

Andrzej
źródło
5
Jeśli zwykle używa metody alkoholowej, czy nie byłoby łatwo znaleźć film, w którym to robi?
rura
3

Jeśli nie możesz włożyć wystarczającej ilości prądu do szyn, aby był widoczny jako ciepło, możesz spróbować użyć czułego miernika napięcia.

Ustaw miernik w zakresie mikrowoltów (µV), dotknij jednej sondy, skąd płynie prąd, a drugiej sondy tam, gdzie podejrzewasz, że może płynąć. Im więcej prądu płynie tą trasą, tym większa różnica pokaże miernik.

Moją zwykłą techniką jest utrzymywanie jednej sondy zawsze na złączu zasilania lub styku wyjściowym regulatora napięcia i przesuwanie drugiej sondy, aż znajdę najwyższą różnicę. Ten punkt jest następnie najbliższy zwarciu.

Ślady PCB mają oporność około 1 miliohm na milimetr, w zależności od szerokości oczywiście (można to sprawdzić za pomocą kalkulatora ). Tak więc jeśli zwarcie pobiera np. 100mA, powinieneś zobaczyć różnicę 1mV na każde 10 milimetrów.

Możesz także spróbować to zrobić od strony GND, co może pomóc, jeśli zwarcie jest między stykiem wyjściowym układu scalonego a masą. Ale jeśli płyta ma dobrą płaszczyznę GND, prawdopodobnie nie zobaczysz napięcia o małych prądach.

jpa
źródło
2
Wystarczy prosty miernik miliwoltowy. Ustaw zasilacz na bieżący limit kilku (1-3) amperów. Podłącz - miernika do uziemienia zasilacza i przesuń sondę + po płaszczyźnie uziemienia i znajdź najwyższe napięcie. Następnie podłącz + do zasilacza VCC i przesuń sondę - po szynach zasilających VCC i ponownie znajdź najwyższe napięcie. Twoje zwarcie jest tam, gdzie spotykają się najwyższe napięcia, znajdziesz je w ciągu 1-2 minut. Możesz potrzebować lupy, aby zobaczyć cienką wąsik z cyny, który ją powoduje, ale nie jest wystarczająco cienki, aby przepalić kilka amperów. Tak się stało w moim przypadku. Powodzenia.
StessenJ
1

Dobre opcje są już wspomniane, ale dodam to. Zastrzeżenie : bardziej nadaje się do spodenek na śladach sygnału.

Utknął znacznik węzła

The Art of Electronics, str. 276, omawia „zablokowany znacznik węzła” - wrażliwy mikrowoltomierz, którego używasz, gdy obwód jest zasilany, i może wskazywać, gdzie jest zwarcie. Trzymasz jedną z sond w ustalonym miejscu (np. Szynę 3V3), a drugą poruszasz się wzdłuż śladów płytki drukowanej. Ślady przenoszące zwarcie wykazują mierzalny spadek napięcia, więc im bliżej zwarcia, tym większy będzie wyświetlacz woltomierza.

Nigdy tego nie budowałem, ale wygląda to rozsądnie (o czym wspomina Tony EE). Ale to jest naprawdę bardziej przydatne, gdy ślady PCB są cienkie.

Naprawa zwarcia

W przypadku, gdy zwarcie znajduje się w układzie scalonym, zwykle jest to uszkodzony układ scalony i po prostu go zmieniam. Być może został zabity przez ESD lub w wyniku nadużycia.

Jeśli jest na płytce drukowanej (a ty nie miałeś testu elektrycznego), lubię je naprawiać, umieszczając dużą superkapkę (2kF@2,7 V) w poprzek zwarcia, aby odparować małe wąsy, które ją spowodowały. Kiedyś mieliśmy partię PCB zaśmieconą takimi problemami (z powodu złej konwersji na gerbera, co spowodowało, że nie były one zgodne z DRC fab). Naprawiliśmy kilka desek, które miały takie wąsy, było to całkowicie zabawne (choć śmierdzące) doświadczenie :)

Jeśli Twoja elektronika nie zostanie zabita przez 2,7 V, możesz użyć tej metody również na zaludnionej tablicy. Uważaj tylko na polaryzację, bo wszędzie będzie dym :)

anrieff
źródło