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技术分享丨板卡失效分析的区域失效定位技术及案例分享

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板卡失效分析的本质在于寻找失效的器件或区域并进一步分析器件或区域的失效原因。该过程中的器件或区域失效定位技术是决定板卡失效分析能否顺利开展的关键技术。
本文从基础技能、基本流程和实际案例三方面进行失效定位技术分享。


IP属地:广东1楼2024-03-28 15:59回复
    基础技能
    工欲善其事,必先利其器!要进行板卡的故障定位,需要掌握以下三个基础技能:
    1、准备完整的检测工具:
    l 诊断类工具:数字万用表、电容表等。
    l 电源及维修工具类:稳压直流电源,交流电源,多芯导线等。
    l 焊接工具类:吸锡器、热风焊台、恒温可调焊台等。
    l 其他工具:螺丝刀、钳子、中倍便携放大镜,负载等。
    2、掌握电子元器件的基本知识及检测方法:
    l 元器件的功能、关键参数,元器件好坏检测方法,元器件代换方法等。
    l 通过权威网站搜索与了解芯片的微电路结构、功能及芯片测试电路等。
    3、掌握典型基本电路的工作原理:
    l 在维修层面,起点定位在基本电路而非电子元器件。
    l 主电路一般由整流滤波电路、时钟电路、供电电路等组成。
    l 控制电路一般包含检测、报警电路等。


    IP属地:广东5楼2024-03-28 16:02
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      基本流程
      板卡故障定位的基本流程如下:
      1、观察故障电路板:
      l 检查电路板、板角、芯片是否存在碰撞变形;
      l 检查电路板上的芯片、短接端子是否插错;
      l 检查电路板上的元器件有无烧蚀;
      l 检查电路板上的集成芯片有无鼓包、裂口、烧糊、发黑等异常;
      l 检查电路板上的走线有无起皮、烧蚀开路,沉铜孔有无脱离焊盘;
      l 检查电路板上的熔断丝是否被熔断,若熔断丝太细可以借助万用表来判断熔断管是否损坏。
      2、断电状态检测电路板:
      l 对于无明显烧坏或损坏的电路板,要找出故障原因,还需要测量电路中的关键电阻等参数。对电路板元器件以及相关的部位要逐一地进行检测。
      l 电源对地进行短路检测,看负载电路是否有短路问题;
      l 检测二极管是否正常;
      l 检查电容器是否有短路情况;
      l 检查电路板相关的集成芯片,以及电阻器等相关器件指标......
      3、通电状态检测电路板:
      l 如果前两个步骤都没找到故障原因,接下来就需通过在线测量来找出故障原因。
      l 给电路板通电,通过红外热成像观察电路板上的元器件,检查是否有异常发热的元器件。
      l 用示波器测量电路板上的门电路。观察其是否符合逻辑关系。
      l 用示波器测量数字电路里的晶振,看其是否有输出。
      l 用示波器测量三路总线。带总线结构的数字电路,一般包括数字、地址、控制总线三路。对比原理图,观察信号是否正常,找出问题。


      IP属地:广东6楼2024-03-28 16:03
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        实际案例
        这一组整流模块出现了无电流输出的故障,我们结合产品电路的模块结构进行逐点排除定位,具体步骤如下:


        步骤1:
        检查电路板外观未见明显异常,需要进一步检测排查故障位置。
        步骤2:
        测试位置1为220V交流供电模块的输出端口,也是转换模块的输入端口。测试位置2为转换模块的输出端口,与外部直流输出端口相连。
        良品在测试位置1处电压约为219.9V,且转换模块上的继电器仅动作一次,测试位置2处有26.94V的直流输出。失效品在测试位置1处电压正常,为220.4V,但转换模块上的继电器一直发出动作声响,且在测试位置2处无电压信号输出。由此可以看出失效品整流模块的供电模块功能正常。
        步骤3:
        将失效品的供电模块、控制模块和良品的转换模块搭建一起,上电后可见整流模块有正常的直流26.94V输出,说明失效品的转换模块存在异常。

        步骤4:
        从转换模块220V输入端口开始排查信号,图中红框区域为电路中间一段变压及滤波功能的电路。该电路将电压信号输入至U1芯片,并通过U1的Pin3引脚输出至控制模块。

        步骤5:
        对比测量失效品和良品的D1器件输入端,可见其波形无明显区别,说明D1器件的前端电路工作正常。
        步骤6:
        继续测试D1器件的输出波形,可以发现良品上的D1器件输出为直流29.8V,而失效品上的D1器件输出为周期波动的电压信号,结合电路分析可知该电路中的滤波电容故障导致输出信号未被正常滤波。
        步骤7:
        周期波动的电压信号输入U1后,U1的Pin3输出也为周期波动的电压信号,该信号通过连接线传输至控制模块,由此可知上电后继电器发出重复开关声音与此有关。
        步骤8:
        替换失效品和良品的滤波电容器C1后,失效品D1输出变为直流,且U1的Pin3输出也为直流。重新上电后继电器响一声开启后未发出重复的开关动作声响,且在测试位置2区域有直流27.45V输出。
        步骤9:
        由此可知引起失效品整流模块失效的原因为电容器C1故障导致模块功能失效。


        IP属地:广东7楼2024-03-28 16:05
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          接下去我们将故障电容器C1取下后,对元器件进一步分析,其过程如下:

          步骤10:
          失效品电容器C1的外部目检结果显示塑料套外部标识清晰,无腐蚀痕迹,金属壳体无明显鼓包、开裂。底部防爆区域未见明显异常。
          步骤11:
          失效品电容器C1的X射线检查结果未见内部有明显烧蚀、结构异常等缺陷。正负电极结构完好,橡胶封口挤压痕迹明显。

          步骤12:
          失效品电容器电参数结果显示其容值为1.14μF,严重低于标称值1000μF,其损耗角正切值为5.21,说明其电量损耗严重,储电功能异常。

          步骤13:
          失效品电容器C1去除塑料套后检查金属壳体,壳体表面未见明显裂纹、鼓包和腐蚀缺陷。在金属壳体与密封橡胶交接处,可见一处交接面缝隙。
          继续去除外部金属壳体,可见胶圈侧边有明显的漏液浸润痕迹,且有较多白色固体沉积在密封橡胶圈内侧。同时内部的电解纸上无明显电解液残留。

          由此可说明失效品电容器C1在橡胶密封紧箍区域的密封性能异常,导致内部电解液泄漏,使电容器内部电解纸上的电解液逐渐减少并造成器件容值下降。


          步骤14:
          观察失效品电容器C1焊接位置的PCB板表面也可见明显漏液残留,此现象进一步确认了失效品电容器C1密封性能异常导致漏液的情况。

          电解电容在使用过程中如果其金属壳体的密封性能出现异常,将导致电容内部的电解液泄漏,进而减少电容内部电解液的存留,严重时将直接导致电容的电参数性能异常,影响板卡电路的正常工作。
          至此,这一组整流模块的失效检测就完成了,后续我们还提供进一步的器件异常的说明及对应的解决方案,帮助客户更好地解决问题。


          IP属地:广东8楼2024-03-28 16:08
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