阿昆聊“诡异”的陶瓷电容引发的电压异常问题(上)

原创 阿昆谈DFM 2023-10-10 23:00

    生产就是这样,不断的发现问题,然后解决问题,然后又发现新问题,这不最近又遇到一个奇怪问题。

    简单的和大家分享这个案例,希望对大家有点帮助。

现象描述:

安卓系统会通电一段时间后(从半小到几十小时不等)死机,不良率有0.1%,最终经过排查,确认了死机的问题点就是CPU和DDR间的一同步参考电压值VREF存在异常导致,而且最终确认是0.1U的电容引起。

注:三个0.1的电容仅作滤波用,该电容在板上的用量有130多个,这里出现问题。

问题点:该部分电路图如下:

CPU和DDR的VREF同步参考电压是通过2个2K电阻对1.2V进行分压得到0.6V,当0.6V电压出现异常时(如只有0.2V),系统故障。

问题查找:

正常情况下,用万用表测量参考电压点对地的电阻值是1.2K左右(不是2K是因为有外接其它芯片内阻有关),而电压异常时,该处阻值为经过测量发现仅有3-7百欧左右,阻值发生变化,自然导致了分压比例变化而出现电压变化。

问题查找

1、能引起阻值变化的情况根据以往经验我们大概率会马上想到是不是表面有异物、如松香、助焊残留、锡渣等等),但是经过反复的清洁、测量异常阻值仍在,观察最后还是排除。

2、是否是芯片引起?,为了验证此问题,把线路板上连接芯片的线路全断开,如下图

最后发现阻值消失,但是单独测试滤波用的0.1U电容,两端不该有的电阻值仍存在,我们都知道电容在常规情况下隔直通交,测试电阻值应该是无穷大。但此处却有阻值,而且这个阻值也是明确的确认了是电容本身的(不是三个电容同时,其中一个)

三种验证方法的奇怪的恢复现象(加热会暂时好,容量正常)

1、使用烙铁加锡重新焊接电容后,故障会消失。

2、使用烙铁加热电容焊盘2端,电容对地阻值恢复正常。

3、使用电桥直接在板上测量电容两端后,再用万用表测试发现该电容对地阻值恢复为无穷大,设备功能恢复正常。而再次通电几分钟后,容再次出现阻值 400Ω

注:用烙铁或电桥碰电容都有点像给了电激励一样,相同点可能在这。而且电容本身容量、损耗角也是正常,但以上恢复正常后再老化若干小时甚至十小时,故障又出现。

虽然很多问题点从理论上理解不了为什么电容会有这些问题(比如电容为什么容量正常,损耗角也正常,但存在阻值?为什么烙铁加热就好,后面又不行了?电容是不是也有“激活”这么一说?),但基本能确认的是确实是电容问题,既然问题点指向了电容本身,那只能寻找厂家分析 。

联系厂家

和厂家技术进行了简单的问题沟通描述 

技术根据他们经验认为,可能是电容内部存在应力损伤(这些损伤表面不一定看的出)。MLCC电容内部有70多层,间距几微米,有一点小损伤可能都会有这种现象,而且这种情况容量也正常,可能需要做一些绝缘测试以及磨片分析 。而厂家的电容是全自动化的生产测试,出货前是不可能有问题。建议寄到厂家分析。

为保证万无一失,决定不拆电容,直接将电路板寄厂家,由他们进行拆解分析。

这到底是什么原因引起,电容们工作中到底经历了什么?

请持续关注!

阿昆谈DFM 陈昆-专注于可制造性设计DFM的技术与思想推广。主张在设计阶段就从源头解决产品生产各环节的问题,加速量产周期,最终提高产品竞争力。相关作品:《PCB裸板的DFM可制造性设计规范》及案例分享、《一个因PCB丝印设计不规范而引发的一系列悲剧》。分享交流:电子产品拆解学习、PCB/SMT可制造性设计经验与案例、元器件/原材料认识与选型、组装结构工艺、生产质量管理、生活工作感悟等相关内容。
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