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賀德克壓力傳感器PCB電路板輸出異常分析
賀德克壓力傳感器PCB電路板輸出異常分析
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賀德克壓力傳感器廣泛應(yīng)用于汽車，機(jī)械，航空，工業(yè)自動(dòng)化等領(lǐng)域.壓力傳感器分為電壓輸出型與電流輸出型，不同的傳感器應(yīng)用環(huán)境與輸出精度不一樣,基本的結(jié)構(gòu)組成部分為壓力敏感模塊，溫度補(bǔ)償及信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊,信號(hào)輸出模塊。
PTX產(chǎn)線有一傳感器在進(jìn)行zui后的功能測(cè)試時(shí)，發(fā)生零滿輸出一致的問(wèn)題,即零壓力與滿壓力下的電信號(hào)電信號(hào)讀數(shù)一致?，F(xiàn)從功能測(cè)試失效這一工序用PDT(Problem Definition Tree)展開(kāi)，逐步探究問(wèn)題的根源。
測(cè)量系統(tǒng)分析
零滿一致的測(cè)試不良品輸出3 8MA與正常品4MA/20MA，存在著顯著差異,所以判斷測(cè)試系統(tǒng)是正常的。
制程分析
將38MA輸出的傳感器車床還原成zui初的三部分,對(duì)照原理圖，測(cè)量每一部分的輸入與輸出，與理論值做比較。其中在V-I模塊測(cè)量時(shí)發(fā)現(xiàn)了異常。取兩38MA異常輸出的PCB測(cè)量關(guān)鍵點(diǎn)的電壓數(shù)據(jù)與原理圖理論值對(duì)比如下。
PCB1, U9-C≠U10-C, 說(shuō)明此運(yùn)放并即沒(méi)有正常工作狀態(tài).理論上當(dāng)運(yùn)放正常工作時(shí)這兩端電壓應(yīng)相等,即"虛短"。
根據(jù)U R38，U R39兩端實(shí)測(cè)電壓,算得支路電流IR39=79.828MA>IR38=12.428MA,如上右圖所示,推斷出流經(jīng)R39的電流不僅僅來(lái)自于+2.5V的支路.理論上，根據(jù)運(yùn)放的"虛斷"原則，運(yùn)放輸入端i=0，流過(guò)R38，R39的電流應(yīng)相等，且正常輸出的PCB測(cè)得IR38 =IR39
PCB2，U12-C≠U13-C，說(shuō)明此運(yùn)放并即沒(méi)有正常工作狀態(tài)。理論上當(dāng)運(yùn)放正常工作時(shí)這兩端電壓應(yīng)相等，即"虛短"。
根據(jù)U R 2 8 ,U R 2 9 兩端實(shí)測(cè)電壓, 算得支路電流IR29=132MA
U+≠U-的原因分析(三極管的解剖確認(rèn)沒(méi)有損傷)
考慮到V-I 模塊電路屬于雙極性線性電路,且實(shí)際測(cè)得的U+≠U-, 即運(yùn)放的輸入失調(diào)電壓增大,失去了運(yùn)放本身的功能,所以推斷出此現(xiàn)象是由ESD造成的。ESD（Electro-Static Discharge）即靜電釋放：兩個(gè)帶不同靜電電平的物體，通過(guò)直接接觸或靜電電場(chǎng)的作用會(huì)使兩物體的靜電電荷發(fā)生位移，當(dāng)靜電電場(chǎng)達(dá)到一定能量，之間的介質(zhì)被擊穿而產(chǎn)生放電。
在確定ESD能引起V- I 模塊輸出異常的情況下， 根據(jù)DFMEA&PFMEA，絕緣測(cè)試對(duì)功能測(cè)試的風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)zui大。現(xiàn)收集了絕緣測(cè)試工序前后功能測(cè)試工序輸出38MA的概率如下所示。
根據(jù)以上數(shù)據(jù),絕緣測(cè)試之后的輸出良率明顯低于絕緣測(cè)試之前，初步推斷出ESD的可能來(lái)源為生產(chǎn)員工自身以及絕緣測(cè)試。
ESD員工ESD防護(hù)
考慮到員工接觸PCB的兩道工序手工焊接和Tig焊接之前的端子裝配, 對(duì)在這兩道工序操作的員工要求必須佩帶防靜電手腕保護(hù)PCB。
絕緣測(cè)試
絕緣測(cè)試的目的是測(cè)試電氣接頭PIN腳與產(chǎn)品外殼之間的導(dǎo)電性, 如果產(chǎn)品的絕緣性良好的話,則在產(chǎn)品的電源端接通高壓信號(hào)時(shí)，人手觸摸產(chǎn)品外殼是不會(huì)發(fā)生“觸電"現(xiàn)象的。
當(dāng)電路的正負(fù)電源接入相對(duì)同一參考點(diǎn)等值的電壓后,集成運(yùn)放中的每一點(diǎn)的對(duì)地電壓都是相等的,也即模塊中任意兩點(diǎn)之間的壓差為零。整個(gè)內(nèi)部電路模塊類似于一個(gè)“等勢(shì)體"。從電氣連接圖以及絕緣測(cè)試原理可以推知, 并不能測(cè)出電路模塊內(nèi)部的連接是否短路等。
絕緣測(cè)試引起的ESD
絕緣測(cè)試的參數(shù)是(500V,>100MΩ,8S),設(shè)備產(chǎn)生的高強(qiáng)度電磁場(chǎng)在鄰近元件中感應(yīng)產(chǎn)生靜電荷,芯片LT1491對(duì)靜電非常敏感,由于靜電放電導(dǎo)致芯片內(nèi)部擊穿的可能性非常大。如果有條件的話，可以采用較為*探測(cè)設(shè)備或解剖芯片在高倍顯微鏡下觀察以便進(jìn)一步的驗(yàn)證推斷。
解決方案
在生產(chǎn)過(guò)程中，員工佩帶防靜電的手套操作預(yù)防ESD，對(duì)由于絕緣測(cè)試高壓產(chǎn)生的ESD則可以從絕緣測(cè)試的參數(shù)設(shè)置或是電路板布線更改方面進(jìn)行改善。