在电子产品的使用过程中,除了前期验证之外,在正式投产或者被客户使用阶段,都是可能会出现各种各样原先预想不到的问题而导致不良。
那么在出现不良时,也是需要电子硬件工程师第一时间出现在现场进行FA分析,来解决这个问题并思考如何避免这类问题再次发生。
以下是一个真实的FA分析案例。可以来参考一下。
产品:一个支持扫码支付的系统机器。
产品原理:产品通过主控来控制摄像头来进行数据的采集,主控板与摄像头进行数据交换,这里采用的是FPC排线,MIPI信号的传输方式。
出现问题:
(1)摄像头不工作,或者出现花屏的现象。
(2)手机扫码功能不能正常使用,没有响应。
(3)对摄像头进行重新插拔,机器就会恢复显示,能正常扫码工作。
在了解了出现的具体问题之后,首先做的就是外观检查,重点检查区域就是摄像头部分以及摄像头与主控板的连接部分,并且也真的发现摄像头连接部分的“金手指”有异常的黑点,有的还存在刺穿撕裂。
开始对连接器与排线之间的阻抗与良品进行对比,没有发现电阻有变大或者变小的异常,排除了虚焊和接触不良的猜测。
排除了电阻相关的影响,所以转而将方向向电信号测试的角度进行分析(针对的是屏幕出现花屏的不良品),这个连接器总共是24个引脚,重点对电源和数据传输引脚进行分析。
利用示波器抓取波形后发现,传输数据的信号波形有明显的失真,而良品不会出现这种情况。
所以是什么原因导致的信号波形失真呢?是不是因为连接器互联阻抗出现较大变化,而导致阻抗不匹配,高速信号(这里数据信号基频大概480MHz)易出现失真。
另外一方面,对于摄像头不能正常打开的不良品,则是从24个引脚中的电源引脚去分析考虑,在用示波器进行电源波形检测时,发现它的SPI传输中的SDA信号没有存在,正常情况下,开机时主控板会与摄像头进行一次握手连接,但是不良品并没有执行这个过程。
为什么会出现断连的状态,是不是因为短路了,所以就开始分析连接的引脚的阻抗,发现引脚三到引脚五的阻抗有异常,可能有短路。
所以开始重点检查连接器这几个引脚的外观,通过显微镜观察发现有一个额外的金属丝连接着两个引脚,把它挑开之后,摄像头正常工作,可以判定是那跟金属丝引起的短路问题导致摄像头不工作。
对于出现花屏的问题是不是也是因为这个原因导致的呢?再次检查出现花屏的连接器引脚,也发现了类似金属丝的物体,将他们都去除之后,屏幕不再花屏,确认是这些金属丝导致产品的不良。
重点分析为什么会产生这些金属丝,通过专业机构判定,它是锡须,所以会导电导致板子短路。
最后就是改进方向了,这里主要有两个。
1,更换某大品牌镀金连接器
2,选择合适厚度的排线(太厚的排线容易产生额外的压应力,导致锡须的产生)
失效分析时需要注意的点:
在失效分析,一定要保护好现场,就跟警察办案一样,不能随意乱动案发现场,不然就可能错过关键证据。
所以不要随意动不良产品,失效品,更不要随便去拆卸或用电烙铁乱焊,一定要先有合理的分析之后再去做动作。