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QQ交談HYDAC賀德克壓力傳感器PCB電路板輸出異常分析
點擊次數：1153 發布時間：2015-11-12
HYDAC賀德克壓力傳感器PCB電路板輸出異常分析
賀德克的主要產品有壓力傳感器,壓力開關, 張力傳感器, ...
賀德克壓力傳感器廣泛應用于汽車，機械，航空，工業自動化等領域.壓力傳感器分為電壓輸出型與電流輸出型，不同的傳感器應用環境與輸出精度不一樣,基本的結構組成部分為壓力敏感模塊，溫度補償及信號轉換模塊,信號輸出模塊。
PTX產線有一傳感器在進行zui后的功能測試時，發生零滿輸出一致的問題,即零壓力與滿壓力下的電信號電信號讀數一致。現從功能測試失效這一工序用PDT(Problem Definition Tree)展開，逐步探究問題的根源。
制程分析
將38MA輸出的傳感器車床還原成zui初的三部分,對照原理圖，測量每一部分的輸入與輸出，與理論值做比較。其中在V-I模塊測量時發現了異常。取兩38MA異常輸出的PCB測量關鍵點的電壓數據與原理圖理論值對比如下。
測量系統分析
零滿一致的測試不良品輸出3 8MA與正常品4MA/20MA，存在著顯著差異,所以判斷測試系統是正常的。
PCB2，U12-C≠U13-C，說明此運放并即沒有正常工作狀態。理論上當運放正常工作時這兩端電壓應相等，即"虛短"。
根據U R 2 8 ,U R 2 9 兩端實測電壓, 算得支路電流IR29=132MA
PCB1, U9-C≠U10-C, 說明此運放并即沒有正常工作狀態.理論上當運放正常工作時這兩端電壓應相等,即"虛短"。
根據U R38，U R39兩端實測電壓,算得支路電流IR39=79.828MA>IR38=12.428MA,如上右圖所示,推斷出流經R39的電流不僅僅來自于+2.5V的支路.理論上，根據運放的"虛斷"原則，運放輸入端i=0，流過R38，R39的電流應相等，且正常輸出的PCB測得IR38 =IR39
U+≠U-的原因分析(三極管的解剖確認沒有損傷)
考慮到V-I 模塊電路屬于雙極性線性電路,且實際測得的U+≠U-, 即運放的輸入失調電壓增大,失去了運放本身的功能,所以推斷出此現象是由ESD造成的。ESD（Electro-Static Discharge）即靜電釋放：兩個帶不同靜電電平的物體，通過直接接觸或靜電電場的作用會使兩物體的靜電電荷發生位移，當靜電電場達到一定能量，之間的介質被擊穿而產生放電。
在確定ESD能引起V- I 模塊輸出異常的情況下， 根據DFMEA&PFMEA，絕緣測試對功能測試的風險指數zui大。現收集了絕緣測試工序前后功能測試工序輸出38MA的概率如下所示。
根據以上數據,絕緣測試之后的輸出良率明顯低于絕緣測試之前，初步推斷出ESD的可能來源為生產員工自身以及絕緣測試。
ESD員工ESD防護
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, 對在這兩道工序操作的員工要求必須佩帶防靜電手腕保護PCB。
絕緣測試
絕緣測試的目的是測試電氣接頭PIN腳與產品外殼之間的導電性, 如果產品的絕緣性良好的話,則在產品的電源端接通高壓信號時，人手觸摸產品外殼是不會發生“觸電"現象的。
當電路的正負電源接入相對同一參考點等值的電壓后,集成運放中的每一點的對地電壓都是相等的,也即模塊中任意兩點之間的壓差為零。整個內部電路模塊類似于一個“等勢體"。從電氣連接圖以及絕緣測試原理可以推知, 并不能測出電路模塊內部的連接是否短路等。
絕緣測試引起的ESD
絕緣測試的參數是(500V,>100MΩ,8S),設備產生的高強度電磁場在鄰近元件中感應產生靜電荷,芯片LT1491對靜電非常敏感,由于靜電放電導致芯片內部擊穿的可能性非常大。如果有條件的話，可以采用較為優良的探測設備或解剖芯片在高倍顯微鏡下觀察以便進一步的驗證推斷。
解決方案
在生產過程中，員工佩帶防靜電的手套操作預防ESD，對由于絕緣測試高壓產生的ESD則可以從絕緣測試的參數設置或是電路板布線更改方面進行改善。
HYDAC賀德克壓力傳感器PCB電路板輸出異常分析