PCB上的測試點(diǎn)沒有串聯(lián)電阻導(dǎo)致芯片管腳損壞

一、 摘要

雖然廠家宣稱自己的IO引腳能有何種防護(hù)，能過多少KV測試，但是實(shí)際使用過程，如果增加額外的防護(hù)，其可靠性還是會打折扣。

二、 問題描述

數(shù)年前做個一個很簡單的產(chǎn)品，就是一個按鍵+指示燈的接口板，但是在生產(chǎn)測試過程中，經(jīng)常會反饋有單板測試失效的問題，測試的失效率大約0.2%，經(jīng)過生產(chǎn)維修，都是直接更換主芯片就ok了。

圖1 ：整改之前測試點(diǎn)原理圖

三、 原因分析

由于是主芯片損壞，我們直接反饋給廠商給我們做分析，同時將損壞的芯片發(fā)到第三方進(jìn)行切片分析，兩邊分析的結(jié)果都是顯示受到了電應(yīng)力的 損害，導(dǎo)致IO引腳被燒毀。建議我們分析電應(yīng)力的來源。

我們一遍罵罵咧咧廠家踢皮球，一邊無奈繼續(xù)尋找電應(yīng)力來源。

經(jīng)過分析發(fā)現(xiàn)，生產(chǎn)測試使用的工具是一個平臺通用治具，做的按鍵板雖然簡單，但是為了少做治具，直接沿用了平臺治具，這個平臺治具做的比較復(fù)雜，可以測試中小功率驅(qū)動器、控制器、接口板等，上面有PLC、繼電器、各種開關(guān)等。經(jīng)過示波器抓波，經(jīng)?？梢宰サ揭恍?~5V的一些干擾脈沖?；究梢詳喽?，電應(yīng)力的來源就是來自于這些干擾脈沖。我們的芯片使用的是3.3V電源，因此5V的干擾對于芯片是致命的。

問題的來源主要是干擾脈沖，但是另一個很詭異的現(xiàn)象；另一個項(xiàng)目也是使用這個測試平臺，也是同一個主芯片，使用的3.3V供電，也是類似的接口板，但是這個板卡很少反饋有芯片損壞的情況。經(jīng)過2個板卡的對比分析，終于發(fā)現(xiàn)差異，另一個板卡芯片與測試點(diǎn)之間有一個100R的限流電阻。

四、 解決方案

問題的來源雖然是干擾脈沖，但是干擾在自然界時時刻刻存在，所以最主要還是提高產(chǎn)品的抗干擾能力。經(jīng)過和廠家的溝通，找廠家要到了內(nèi)部的IO原理圖，可見，在輸入路徑上，比較容易損壞的是保護(hù)二極管，由于芯片面積比較小，廠家這個二極管的保護(hù)作用有限，很難持續(xù)保護(hù)超過規(guī)格的電壓。

圖2 ：IO引腳的內(nèi)部原理示意圖

在廠家的建議下，我們在測試點(diǎn)與芯片引腳之間，增加了一個100R的電阻，用來吸收脈沖干擾，降低干擾信號的幅度和能量，由于測試平臺應(yīng)用產(chǎn)品很多，無法推動改進(jìn)，因此我們采取了廠家的建議，產(chǎn)品經(jīng)過一年多十幾萬片的生產(chǎn)，基本沒有反饋過由于測試點(diǎn)損壞的問題。整改基本算成功。

圖3 ：增加100R的限流電阻

五、 舉一反三

廠家的各種防護(hù)宣傳看看就好，從本質(zhì)上，一個小芯片能夠做的防護(hù)是很有限的，設(shè)計(jì)源頭上，可以認(rèn)為防護(hù)為0，要依賴外部的防護(hù)進(jìn)行補(bǔ)充。案例中增加一個100R電阻解決問題，可以延伸到兩個不同的系統(tǒng)對接，為了降低干擾，也是需要使用電阻限流的。

審核編輯：湯梓紅