Trouver une puce défectueuse qui consomme trop de courant

Notez qu'il s'agit d'une question théorique - il n'y a aucun schéma que je puisse montrer. Je vais montrer un schéma, mais ce sera une version très simplifiée d'un circuit réel, uniquement à des fins d'illustration.

Supposons que j'ai un convertisseur de tension qui prend en entrée ma tension principale (à partir d'une alimentation) et émet une certaine tension, par exemple 1,8 V. Cela ressemblerait à quelque chose comme ceci:

^{simuler ce circuit - Schéma créé à l'aide de CircuitLab}

Lorsque je connecte mon circuit au PS, je remarque qu'il consomme trop de courant (le PS le montre).

Étant donné que j'ai plusieurs convertisseurs de tension dans mon circuit (non illustré ici), je vérifie la résistance entre chaque sortie de chaque convertisseur à la terre. Je vois que la résistance entre 1,8 V et la masse est de près de 0 Ohms. Maintenant, je sais que le défaut est soit dans le convertisseur de tension ou l'un (ou plusieurs) des autres composants tirant de la puissance de ce 1,8 V.

Je dessoude la résistance montrée dans l'image pour déconnecter le convertisseur des autres composants et voir que le convertisseur est bien, mais la vérification de la résistance du point connecté à tous ces composants affiche toujours 0 Ohms.

Ma question est la suivante: comment vérifier quel composant est défectueux sans dessouder chaque composant suspect? Comme vous pouvez le voir sur l'image, l'alimentation 1,8 V est connectée directement aux composants, sans résistance / perle.

Pour cette question, supposons que j'ai accès à tout l'équipement nécessaire (peu importe le prix). Je ne voudrais pas que les solutions soient limitées en raison de la disponibilité de l'équipement.

Merci!

Un imageur thermique est très utile dans cette situation. Ils ne sont pas terriblement chers de nos jours. Si vous n'en avez pas, un doigt nu peut remplacer un capteur.

ADDITION: Il existe également des peintures thermochromiques pour différentes plages de température qui peuvent être utilisées pour identifier les points chauds.

Vous pouvez utiliser une sonde de courant PCB. Une recherche a révélé ce qui suit.

Figure 1. Une sonde de courant TTi .

La tête de sonde est maintenue sur la trace de PCB à l'étude et la sortie peut être surveillée sur un oscilloscope et, vraisemblablement, dans le cas du courant continu sur un multimètre.

Figure 2. La tête de sonde.

Je n'ai jamais entendu parler d'un "magnétomètre Fluxgate" auparavant et je doute qu'il fournisse trop de détails. Le bon vieux Wikipedia dit ce qui suit:

Un magnétomètre à grille de flux se compose d'un petit noyau sensible magnétiquement enveloppé par deux bobines de fil. Un courant électrique alternatif traverse une bobine, entraînant le noyau à travers un cycle alternatif de saturation magnétique; c'est-à-dire magnétisé, non magnétisé, inversement magnétisé, non magnétisé, magnétisé, etc. Ce champ en constante évolution induit un courant électrique dans la deuxième bobine, et ce courant de sortie est mesuré par un détecteur. Dans un fond magnétiquement neutre, les courants d'entrée et de sortie correspondent. Cependant, lorsque le noyau est exposé à un champ d'arrière-plan, il est plus facilement saturé en alignement avec ce champ et moins facilement saturé en opposition à celui-ci. Par conséquent, le champ magnétique alternatif et le courant de sortie induit sont en décalage avec le courant d'entrée. La mesure dans laquelle cela est le cas dépend de la force du champ magnétique de fond. Souvent, le courant dans la bobine de sortie est intégré, produisant une tension analogique de sortie, proportionnelle au champ magnétique. La source:Magnétomètre .

En supposant que l'alimentation produit un courant important (par exemple des centaines de mA), vous pouvez suivre le gradient de tension de l'alimentation en utilisant un voltmètre sur sa plage la plus sensible. Lorsque vous trouvez les minima sur le filet (ou l'avion), vous avez trouvé l'évier (Vcc) ou les maxima sur le filet au sol.

Une sorte d'implémentation manuelle d'un algorithme d'optimisation de descente plus raide.

Ghetto FLIR:

Gicler du liquide à bas point d'ébullition (comme un nettoyant de flux) sur la carte. Voyez où ça bout.

https://www.youtube.com/watch?v=t5fICjcaJ3E#t=13m19

La façon la plus rapide et la moins chère que j'apprends de Youtube.

Mettez votre planche sous tension et versez de l'alcool. Voyez quelle zone s'assèche en premier.

Lien Youtube: https://www.youtube.com/user/rossmanngroup

Il y a un spray pour ça.

Google "Cold Spray Electronics" et vous trouverez de nombreux hits, comme celui-ci

Vaporisez le produit et regardez où il disparaît le plus rapidement. C'est le point qui génère la chaleur - l'ergo tirant trop de courant.

Ce truc a d'autres utilisations de dépannage - devrait être standard dans tout laboratoire d'électronique bien équipé.

J'ai trouvé une vidéo sur YouTube où cette méthode est démontrée. Il se déplace assez lentement mais donne l'idée - le court se trouve environ 4 minutes. Incidemment, ils ont utilisé un pulvérisateur à poussière avec la boîte à l'envers - encore plus facile que d'acheter un vaporisateur de congélation.

Vous avez donc un rail court-circuité au sol. D'après mon expérience, il s'agit généralement d'un problème de soudure.

Ma technique consiste à accrocher le rail en question à une alimentation de banc. Réglez la limite de tension à la tension de fonctionnement normale du rail et la limite de courant à environ 1 ampère. Le courant est un compromis, trop faible et les chutes de volts seront difficiles à mesurer, trop élevées et vous risquez de brûler les choses. 1 ampli semble un compromis raisonnable pour la plupart des planches.

J'utilise ensuite un multimètre sur une plage de tension sensible pour suivre le flux de courant autour de la carte.

Vous n'avez pas spécifiquement mentionné que vous pouvez exclure les traces ou les points de soudure visibles. Donc, la première chose que je ferais est de prendre un microscope et de vérifier les traces (en particulier dans les planches maison) et les points de soudure pour les shorts.

J'ai trouvé de nombreux shorts à souder (car je suis évidemment mauvais en soudure) mais aussi de nombreux shorts en cuivre entre les traces sur des planches faites par moi-même.

Cette méthode ne prend pas longtemps mais ne vous aidera pas à trouver tous les défauts possibles.

Comme vous avez mentionné que le prix n'est pas un problème, je dirais que c'est une autre méthode valable:

Comme une autre vraie solution de haute technologie, vous pouvez utiliser une machine à rayons X. Avec cela, vous avez même la possibilité de voir des shorts sous les puces, ce qui est particulièrement utile avec les puces BGA.

Donc, cela ressemblerait à quelque chose comme ceci:

Par X-Ray_Circuit_Board_Zoom.jpg: SecretDiscderivative work: Emdee (X-Ray_Circuit_Board_Zoom.jpg) [ CC BY-SA 3.0 ou GFDL ], via Wikimedia Commons

Les images radiographiques peuvent parfois être un peu trompeuses, mais vous vous habituez à interpréter ce que vous voyez, un peu comme le fait un médecin.

Si les machines le prennent en charge, vous pouvez également regarder sous différents angles et effectuer un scan 3D complet, ce qui est assez impressionnant mais souvent pas nécessaire.

Et comme il s'agit de rayons X, vous avez beaucoup de paperasse avant de tout configurer.

Une autre méthode, liée à la méthode de la chute de tension, pourrait être d'utiliser un Milli-Ohm-Meter et de mesurer tous les nœuds Vcc à GND près des puces.

Alors que votre compteur normal peut lire 0 Ohm, un Milli-Ohm-Meter peut afficher une valeur, le nœud avec la moins de résistance serait le plus intéressant.

Mettez du papier thermosensible (comme sur un reçu d'achat) sur le circuit. Voici une vidéo Youtube.

Allumez. Attendez. Vérifiez la décoloration. Bien sûr, un court-circuit vraiment solide a une tension nulle et ne produira pas de chaleur importante. Mais la plupart des circuits défectueux avec une grande consommation de courant auront une résistance suffisante pour être traçables avec de la chaleur autre que seulement au niveau du régulateur de tension.

Injectez une onde carrée et visez l'anneau (minuscule - évidemment) à l'extrémité entraînée, puis "parcourez" la terre de l'oscilloscope (et la sonde bien sûr) le long de chaque chemin (vers chaque CI). La sonnerie diminuera jusqu'à ce que vous arriviez au court-circuit lui-même (avec le retour à la terre de l'oscilloscope et la pointe de la sonde de chaque côté).

Votre problème est le résultat d'une faute de gestion de la part des créateurs de la carte de circuit imprimé: ils n'ont pas réussi à concevoir pour la testabilité. Il s'agit d'un problème courant en ingénierie de test automatique.

Les réponses ci-dessus en utilisant l'imagerie thermique ou une autre façon de trouver la puce à chaud sont votre meilleur pari. Notez, cependant, que si la puce est un court-circuit absolu, elle ne dissipera aucune puissance et semblera froide car TOUTE la puissance chauffe la résistance interne de l'alimentation. Dans ce cas, la sonde de courant indiquée dans la réponse précédente pourrait fonctionner ... si les traces de votre carte de circuit imprimé sont suffisamment grandes et suffisamment espacées pour isoler leurs champs magnétiques.

Hélas, si vous avez une carte de circuit imprimé moderne avec 17 couches et de très petites puces SMT, vous n'avez probablement pas de chance. L'analyse de soutien logistique désigne généralement ces appareils comme jetables.

Bienvenue dans le monde ATE.

Ce n'est qu'une expérience de pensée.

Utilisation d'une source de courant pulsant à environ 1 kHz onde carrée CC à environ 0,9 µS de temps de montée ou de descente: Cela émettra une tonalité audible au début de la plage de fréquences d'un récepteur AM standard. La jonction du plan de masse de la trajectoire de faille doit être distinguée au maximum. Vous pouvez ajuster la longueur de l'antenne pour ajuster la sensibilité.

J'ai eu l'idée après avoir vu cette réponse sur EMC: /electronics//a/30684/62403

Les techniques qui reposent sur la détection de la chaleur dissipée à court terme seront d'une utilité limitée lorsque vous avez des packages bga. Le paquet masquera le court. Une trace de 10 mil est bonne pour environ 1/2 ampère. Montez à 1 ampère et vous risquez de fusionner la trace (pas forcément une trace de puissance mais à quoi est-elle court-circuitée?). Je déssoudrais les puces une par une jusqu'à ce que le court-circuit soit éliminé ou devienne apparent.

Une autre option consiste à mesurer (sans alimentation appliquée) les ohms à chaque CI, entre V ++ et GND. En supposant qu'il y ait un court-circuit, les ohms seront inférieurs aux autres. J'ai déjà utilisé cette technique pour isoler, mais je l'avoue jamais sur un PCB. Pourtant, c'est une option de plus disponible. Avec ces compteurs numériques, vous pouvez mesurer les ohms si précisément. Et là où les ohms sont les plus bas, c'est là que se trouve le court.