手機(jī)、硬件電路板分析維修思路(1)第六條氣死人！

原文來自微信公眾號(hào)：工程師看海

分析、定位、維修電路是硬件工程師的基本工作內(nèi)容，現(xiàn)場(chǎng)總會(huì)出現(xiàn)各種各樣奇奇怪怪的問題，我們需要逐步定位問題一個(gè)一個(gè)解決，來降低故障率、提高產(chǎn)線良率、提高平均無故障時(shí)間、減少售后問題，本節(jié)介紹幾個(gè)常見分析思路，在手機(jī)、平板、電腦等硬件電路中都是通用的。

在平時(shí)工作時(shí)，我發(fā)現(xiàn)有同學(xué)并沒有定位到問題根因就匆忙投板子，雖然問題不出現(xiàn)了但是并沒有定位到根因，這始終是個(gè)隱患，萬一在售后集中爆發(fā)，后果不可估計(jì)，本節(jié)介紹幾個(gè)常見的電路問題及其分析整改思路。再次強(qiáng)調(diào)，遇到問題一定要定位到根因，定位到根因。

以前接觸過某公司的產(chǎn)品，使用IMU傳感器單元，它是檢測(cè)機(jī)體角速度與角加速度，也叫A+G（加速度計(jì)陀螺儀），當(dāng)前的手機(jī)中必備IMU單元，對(duì)于無人機(jī)等產(chǎn)品而言IMU是捷聯(lián)慣性導(dǎo)航必備單元之一，當(dāng)時(shí)他們?cè)嚠a(chǎn)時(shí)發(fā)現(xiàn)有幾個(gè)板子功能異常，最終發(fā)現(xiàn)更換IMU芯片后板子就正常了，得出結(jié)論是IMU芯片異常，公司規(guī)模較小研發(fā)體系不成熟，該問題就沒有繼續(xù)跟蹤。

其實(shí)IMU芯片導(dǎo)致板子工作異常只是表面現(xiàn)象，我去交流時(shí)問他們是芯片壞了還是外圍電路有問題，是虛焊還是脫焊，是結(jié)構(gòu)應(yīng)力導(dǎo)致還是電氣應(yīng)力導(dǎo)致，這些問題他們都無法回答，因?yàn)樗麄儾]有定位到根因，因此也就沒有針對(duì)性地進(jìn)行修改，這就是隱患，后來我就幫他們制定了一套研發(fā)流程來規(guī)范試產(chǎn)問題跟蹤。

那么像這種問題，通常都有哪些根因呢？又如何修改呢？

1. 焊接不良——短路。

工廠在SMT時(shí)有可能導(dǎo)致局部連錫，連錫量不多，因此剛開始使用時(shí)系統(tǒng)正常，隨著溫度升高、或者板子振動(dòng)，連錫開始影響電路，進(jìn)而使得電路工作異常。

2. 焊接不良——虛焊。

這也是常見的焊接問題，很多同學(xué)都遇到過，一些IC工作不正常，加焊（也就是重新焊接）后就可以正常使用了，這很可能就是虛焊。

3. 振動(dòng)導(dǎo)致虛焊。

我們的PCB電路板在使用過程中難免發(fā)生振動(dòng)，比如手機(jī)中的馬達(dá)振動(dòng)、無人機(jī)中的螺旋槳振動(dòng)或者日常跌落，這些高頻振動(dòng)很可能使得元件脫落或加劇引腳虛焊現(xiàn)象，因此在試產(chǎn)時(shí)為了排除這些振動(dòng)導(dǎo)致的異常，手機(jī)研發(fā)時(shí)往往會(huì)摔無數(shù)臺(tái)手機(jī)，篩選出異常手機(jī)出問題的位置，進(jìn)行整改。

4. 振動(dòng)導(dǎo)致芯片損壞。

這個(gè)有時(shí)在顯微鏡下就能看的清，可以看到芯片表面有裂痕；

有時(shí)表面無異常但是芯片內(nèi)部卻已經(jīng)損壞了，需要讓芯片原廠進(jìn)行根因分析，所以工程師對(duì)于異常IC一般是進(jìn)行外觀和阻抗檢查，同時(shí)負(fù)責(zé)結(jié)構(gòu)的同學(xué)要分析該芯片是否處于應(yīng)力敏感區(qū)域。

5. 芯片燒毀。

這個(gè)有的也可以通過顯微鏡觀察到，有時(shí)卻不行，對(duì)于項(xiàng)目進(jìn)度非常緊湊的產(chǎn)品，需要芯片原廠和產(chǎn)品雙方同步分析問題，排除自己電路與排除IC雙方向同步分析。

6. 假冒芯片。

話不多說。

7. 芯片本身有問題。

芯片也是有出廠批次的，不同的批次生產(chǎn)環(huán)境多多少少會(huì)有差異，有可能這批次芯片本身就有問題。

短路、虛焊都和焊接相關(guān)，判斷是否短路、虛焊方法也很簡(jiǎn)單，一般可以進(jìn)行加焊和交叉驗(yàn)證，點(diǎn)一點(diǎn)助焊劑焊接下，如果工作正常則大概率和焊接有關(guān)；如果加焊也無效，就可以進(jìn)行交叉驗(yàn)證，把異常板子上懷疑有問題的IC和正常板子上正常的IC分別拆下來交叉焊接下，

如果交叉后兩個(gè)電路板都正常，則大概率和焊接有關(guān)；

如果正常板子焊接了異常IC后也不正常，而異常板子焊接了正常IC后變的正常，則問題跟著IC走，大概率是IC問題；

如果正常板子焊接了異常IC后正常、異常板子焊接了正常IC后依然異常，則問題可能跟著電路板走。

焊接問題整改方向也很接近，可以在找?guī)讉€(gè)異常電路板通過3D X光或者切片來觀察焊接情況，然后針對(duì)性地整改，比如控制焊接溫度、通過調(diào)整鋼網(wǎng)來調(diào)整焊錫量，或者微調(diào)元器件位置避免短路。下圖中可以看到IC的焊錫球與PCB電路板接觸的并不是十分飽滿有待優(yōu)化調(diào)整。

有些產(chǎn)品很正常，摔著摔著就壞了，這時(shí)候就拆機(jī)分析哪里壞了，然后結(jié)合電路板的應(yīng)力分布整改，有的芯片體積大、又是玻璃封裝（看起來亮晶晶的），對(duì)力就很敏感，我們不能把這樣的芯片布局在板子容易扭曲的位置或者受力大的位置，可以嘗試移動(dòng)布局，或在芯片另一側(cè)的PCB上加上加強(qiáng)固定件來緩解電路板變形，或者嘗試在芯片后面增加墊片緩沖，當(dāng)然，直接移動(dòng)芯片布局是最好的辦法。很多仿真軟件可以完成力的仿真，在前期布局時(shí)我們就要提前優(yōu)化布局，減小這種問題的出現(xiàn)。

（圖來自安世亞太）

紅外熱成像儀是硬件調(diào)試時(shí)常用的設(shè)備之一，來定位短路位置很方便，有時(shí)開機(jī)上電，就可以用紅外成像儀看到短路的位置，這比你一個(gè)一個(gè)元件測(cè)試或者拆卸要快多了，有時(shí)短路電流太小、或者PMIC電源模塊進(jìn)行了短路保護(hù)就看不到發(fā)熱點(diǎn)，此時(shí)可以用外置電源直接往對(duì)地阻抗異常的電源網(wǎng)絡(luò)上灌電流，比如取100mA電流源往電路板里灌電流（電腦PC主板分析時(shí)往往會(huì)灌幾安培的大電流），此時(shí)就容易看到短路、擊穿的發(fā)熱點(diǎn)了。

如果確實(shí)是芯片壞了，我們也要分析為什么芯片會(huì)壞掉。芯片也是有批次的，我們把芯片提供給芯片設(shè)計(jì)廠家，由他們分析芯片壞的具體原因，我們就不要自己分析了，術(shù)業(yè)有專攻，比如以前遇到過，某芯片的一個(gè)批次中出現(xiàn)了wafer被污染的問題，導(dǎo)致這一批次的芯片概率性異常，我們都知道芯片的制作過程對(duì)環(huán)境要求特別高，IC原廠甚至可以追蹤到芯片屬于晶圓上哪個(gè)位置。如果這批次芯片有問題 ，就需要及時(shí)隔離，避免問題批次芯片混入正常芯片，對(duì)物料進(jìn)行合理管控。

以上就是硬件電路板分析維修思路(1)，希望大家不要遇到第六條，真是氣死人！

審核編輯黃宇