某型產品自檢功能啟動異常分析

王翔

摘要：本文描述了某產品的信號處理組件上的QFP芯片在常溫試驗時，出現啟動異常的現象、排查過程、解決方法及后續改進等，詳細介紹了該芯片的虛焊的原因。

關鍵詞：虛焊? 解決方法? 改進

1概述

某型產品進行維修時，開機后發現，進行開機自檢功能檢查時，綜合測試儀數字輸出高度無輸出，“正常”、“準備好”燈未能亮起，不滿足技術指標規定，通過監測信號處理組件供電、電源組件供電、時鐘信號等，可以確定信號處理組件啟動異常導致產品啟動異常。

信號處理組件主要包括微處理器（ARM）、數字信號處理器（DSP）和可編程邏輯器件（FPGA），以及接口電路、A/D電路等，主要作用是完成信號處理和數據處理，其中信號處理部分的主要功能是對輸入的信號進行采樣，將模擬信號轉換成數字信號并進行處理，并將結果送給數據處理部分;數據處理部分重要完成功能解算、時序控制、自檢管理等功能。

2排查過程

根據故障現象初步判定，影響產品自檢功能不正常的原因有兩方面：數據處理組件故障，信號處理組件故障。故障分析如圖1所示。

2.1數據處理組件故障排查

將自檢故障的產品接至綜合測試儀，打開測試儀通電開關，對產品進行通電，采用三用表對數據處理組件接收自檢信號（檢查0）的插座XS3的第38腳供電電壓進行測試，第38腳應為5v，每隔6.4s應收到1個0v的自檢信號，測試結果為：第38腳電壓為1.1v，并且沒有收到0V的自檢信號。

將此數據處理組件安裝在工作正常的產品內，按要求進行自檢功能檢查，綜合測試儀的“正常”燈亮，用三用表對數據處理組件接收自檢信號的插座XP3的第38腳供電電壓進行測試，測試結果為：第38腳電壓為5v，并且每隔6.4s收到了0v的自檢信號。將綜合測試儀各開關置于初始位置，調節可變衰減器使產品進入跟蹤狀態，調節高度表零延遲靈敏度、零延遲測高精度、長延遲靈敏度、長延遲測高精度等指標，產品均能正常工作。

因此，可以排除數據處理組件的故障。

2.2 信號處理組件故障排查

將自檢故障的產品接至綜合測試儀，打開測試儀通電開關，對產品進行通電，采用三用表對信號處理組件發射自檢信號（檢查0）的插座XS6的第20腳供電電壓進行測試，第20腳應為5v，每隔6.4s應發出1個0V的自檢信號，測試結果為：第20腳電壓為1.1v，并且沒有收到0v的自檢信號。

對故障的信號處理組件繼續進行排查，自檢信號應該是QFP芯片第19腳輸出的，對第19腳通過40倍立體顯微鏡進行檢查，發現該引腳有輕微翹起現象，焊錫量過少，與焊盤的有效接觸面較少，屬于不合格焊點。

2.3? 問題定位

根據故障排查結果，確定該QFP芯片自檢信號故障，將信號處理組件安裝于正常工作的產品上進行測試，測試結果與本產品故障現象一致，同為自檢報故狀態，所以，故該故障定位為QFP芯片第19引腳虛焊造成。

3? 機理分析

針對本產品中信號處理組件返廠維修后定位的QFP芯片19腳虛焊問題，通過分析和判定，并將QFP芯片放置在40倍立體顯微鏡下進行觀測。通過顯微鏡檢測發現，該芯片其他引腳焊盤錫量均勻、引腳潤濕性良好、焊點光亮、平滑，無虛焊、漏焊、拉尖等情況，而在對19腳進行仔細觀察時，發現該引腳前端有部分翹曲，翹曲部分脫離焊盤，表面附帶有一定的焊錫量，在翹曲的引腳和焊錫之間，有開裂形成的縫隙。因此判斷，由于引腳的部分端面翹曲，使得該引腳所接觸到焊盤的有效面積降低、焊錫量也隨著減少，存在焊接缺陷，加之后續經過若干環節的振動試驗、環境應力篩選試驗、高低溫工序試驗，以及后續的包裝、搬運等過程后，使得引腳與焊盤完全脫開，直接導致接觸不可靠，機器自檢報故，“正常”燈不亮。

對于翹曲產生的原因，從器件的入廠檢驗、分發、領用、運輸、裝載等方面進行了分析。集成電路器件在入廠后需要按比例進行抽驗，驗收外觀尺寸及引腳是否符合要求。QFP芯片來料原為編帶形式，但由于抽驗需將部分器件取出，驗收后又無法重新放回編帶中，故常與編帶一起放置在防靜電塑料袋中，并由物資部門分發到生產車間。該芯片由于是細間距的器件，引腳細、密且比較軟，輕微的碰觸就會造成引腳的變形甚至損傷。生產工人在領用該器件時，要求對引腳進行檢查，輕微的變形需要手工進行整形，在裝載至貼片機供料器時，需要再次進行檢查，同時貼片機在拾取器件后，會采用圖像識別器對器件的引腳進行檢查，發現引腳傾斜、缺損的，會拋掉不用。但無論是人工或者是貼片機檢查，都更傾向于發現引腳在水平方向的變形，而對于垂直方向的變形即引腳共面性不好的缺陷，往往很難判定，因此可能存在遺漏，正如QFP芯片第19腳的翹曲。對于這一方面的遺漏，需要借助于焊接后的檢查和修焊來予以剔除，也就是說，焊接后對于焊點的檢查尤為重要，無遺漏的檢查，才能避免焊接隱患，確保焊接質量。

4 改進措施

在后續的生產中，對于精密元器件在抽驗和分料時造成分散包裝的，必須采用防靜電托盤、盒或防靜電海綿固定放置，從而避免裝入防靜電塑料袋所造成的引腳變形和損傷。在芯片轉運、拿取和返修等過程中，要確保放置平穩、安全，不允許出現跌落、碰撞、引腳損傷的情況。工藝人員對操作工人及檢驗人員進行精密器件的焊點檢查方法培訓，主要是對0.5 mm間距QFP、SOP器件在40倍立體顯微鏡下焊點是否合格的標準進行講解，讓操作工人及檢驗人員對合格焊點的判斷標準有直觀印象，加強他們的質量意識。

5 結論

某產品出現自檢報故，是由于QFP芯片的19腳引腳存在變形、翹曲，使得該引腳所接觸到焊盤的有效面積減少、焊錫量少，存在焊接缺陷，而在焊點檢查時又存在疏漏，致使該焊點在經過振動、環境試驗、運輸、安裝等諸多環節后焊點出現接觸不良，造成機器自檢報故。

參考文獻

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