過大な電流を引き込む欠陥のあるチップを見つける

これは理論的な質問であることに注意してください-表示できる回路図はありません。いくつかの回路図を示しますが、これは実際の回路を非常に単純化したバージョンであり、説明のみを目的としています。

（電源から）メイン電圧を入力として受け取り、特定の電圧（たとえば1.8V）を出力する電圧コンバーターがあるとします。次のようになります。

^{この回路のシミュレーション – CircuitLabを使用して作成された回路図}

回路をPSに接続すると、電流が過剰に流れていることに気付きます（PSはそれを示しています）。

私の回路には複数の電圧コンバータがあります（ここでは示していません）ので、各コンバータの各出力とグランド間の抵抗をチェックします。1.8Vからグランドまでの抵抗はほぼ0オームです。これで、フォールトが電圧コンバータまたはその1.8Vから電力を引き出す他のコンポーネントの1つ（または複数）にあることがわかります。

画像に示されている抵抗器のはんだを外して、コンバーターを他のコンポーネントから切断し、コンバーターが正常であることを確認しますが、これらすべてのコンポーネントに接続されたポイントからの抵抗をチェックすると、まだ0オームが表示されます。

私の質問は-疑わしいコンポーネントをそれぞれはんだ付けせずに、どのコンポーネントが障害のあるコンポーネントであるかをどのように確認しますか？画像でわかるように、1.8V電源は抵抗器/ビーズなしでコンポーネントに直接接続されています。

この質問のために、必要な機器にアクセスできると仮定します（どんなに高価でも）。機器の可用性のためにソリューションが制限されることは望ましくありません。

ありがとうございました！

サーマルイメージャは、このような状況において非常に有用です。最近ではそれほど高価ではありません。持っていない場合は、センサーの代わりに素指を使用できます。

追加：ホットスポットを識別するために使用できるさまざまな温度範囲のサーモクロミックペイントもあります。

PCB電流プローブを使用できます。検索結果は次のとおりです。

図1. TTi電流プローブ。

プローブヘッドは調査中のPCBトレース上に保持され、出力はオシロスコープで監視できます。おそらく、マルチメータのDCの場合です。

図2.プローブヘッド。

「Fluxgate Magnetometer」について聞いたことがありませんが、詳細をあまりにも多く伝えることはできません。古き良きウィキペディアは次のように述べています：

フラックスゲート磁力計は、2つのワイヤコイルで覆われた小型の磁気感受性コアで構成されています。1つのコイルに交流電流を流し、磁気飽和の交互サイクルでコアを駆動します。すなわち、磁化、非磁化、逆磁化、非磁化、磁化などです。この絶えず変化する磁場は、2番目のコイルに電流を誘導し、この出力電流は検出器によって測定されます。磁気的にニュートラルなバックグラウンドでは、入力電流と出力電流が一致します。ただし、コアがバックグラウンドフィールドにさらされると、そのフィールドと整列して飽和しやすくなり、反対に飽和しにくくなります。したがって、交流磁場と誘導出力電流は、入力電流とはずれています。これがどの程度であるかは、背景磁場の強度に依存します。多くの場合、出力コイルの電流が積分され、磁場に比例した出力アナログ電圧が生成されます。ソース：磁力計。

電源が大電流（数百mAなど）を出力していると仮定すると、最も敏感な範囲で電圧計を使用して電源からの電圧勾配をたどることができます。ネット（または平面）で最小値を見つけると、グランドネットでシンク（Vcc）または最大値を見つけました。

最急降下最適化アルゴリズムの手動実装の一種。

ゲットーフリアー：

ボード上に低沸点液体（フラックスクリーナーなど）を吹き付けます。それが沸騰する場所を参照してください。

https://www.youtube.com/watch?v=t5fICjcaJ3E#t=13m19

Youtubeから学ぶ最速かつ最安の方法。

ボードの電源を入れ、アルコールを注ぎます。最初に乾燥する領域を確認します。

YouTubeリンク：https : //www.youtube.com/user/rossmanngroup

そのためのスプレーがあります。

Googleの「コールドスプレーエレクトロニクス」では、このような多くのヒットが見つかります

ものを吹き付けて、それが最も早く消えるところを見てください。それが熱を発生させるポイントです。

このようなものには、他のトラブルシューティングの用途があります-設備の整った電子実験室では標準的なはずです。

YouTubeでこの方法のデモを行ったビデオを見つけました。それはかなりゆっくり動きますが、アイデアを与えます-ショートは約4分で見つかります。

そのため、レールはしっかりと接地されています。私の経験では、これは通常、はんだ付けの問題です。

私のテクニックは、問題のレールをベンチPSUに接続することです。レールの通常動作電圧での電圧制限と電流制限を約1アンペアに設定します。電流は妥協のようなもので、低すぎると電圧降下を測定するのが難しく、高すぎると燃え尽きる危険があります。ほとんどのボードでは、1アンペアが妥当な妥協案のようです。

次に、敏感な電圧範囲でマルチメーターを使用して、ボード周辺の電流の流れを追跡します。

トレースまたは目に見えるはんだポイントを除外できることについては特に言及していません。だから私が最初にやることは、顕微鏡を取り、トレース（特に自家製のボードで）と短絡のはんだポイントをチェックすることです。

多くのはんだ短絡（明らかにはんだ付けが苦手だからです）を発見しましたが、自作基板上のトレース間の銅短絡も多く発見しました。

この方法は時間がかかりませんが、考えられるすべての障害を見つけるのに役立ちません。

あなたは価格が問題ではないことを述べたように、私はこれが別の価値のある方法だと思います：

別の真のハイテクソリューションとして、X線装置を使用できます。これにより、BGAチップで特に役立つチップの下に短絡が発生する可能性もあります。

そのため、次のようになります。

X-Ray_Circuit_Board_Zoom.jpg：SecretDiscderivative work：Emdee（X-Ray_Circuit_Board_Zoom.jpg）[ CC BY-SA 3.0またはGFDL ]、ウィキメディアコモンズ経由

X線画像は時々誤解を招く可能性がありますが、医師のように、見たものを解釈することに慣れます。

マシンがサポートしている場合は、さまざまな角度から見て完全な3Dスキャンを実行することもできます。

そして、X-Rayであるため、すべてをセットアップする前にかなりの書類が必要です。

電圧降下法に関連する別の方法は、Milli-Ohm-Meterを使用して、チップの近くのすべてのVccからGNDノードを測​​定することです。

通常のメーターは0オームと表示される場合がありますが、ミリオームメーターは値を表示する場合がありますが、抵抗が最小のノードが最も興味深いノードです。

回路に感熱紙（買い物レシートなど）を置きます。 Youtubeのビデオをご覧ください。

パワーアップ。待つ。変色を確認してください。もちろん、非常に安定した短絡回路の電圧はゼロであり、大きな熱は発生しません。しかし、大電流が流れる障害のある回路のほとんどは、電圧レギュレータ以外の熱で追跡できる十分な抵抗を持ちます。

方形波を注入し、駆動端でリンギングを（ごく-明らかに）スコープし、各パスに沿って（各ICに向かって）スコープの地球（およびもちろんプローブ）を「歩きます」。リンギングは、ショート自体に到達するまで小さくなります（スコープのアースリターンとプローブチップの両側にプローブの先端があります）。

あなたの問題は、回路基板の作成者による管理過誤の結果です。彼らはテスト容易性のための設計に失敗しました。これは、自動テストエンジニアリングの一般的な問題です。

サーマルイメージングまたは他の方法を使用してホットチップを見つける上記の答えが最善の策です。ただし、チップが完全に短絡している場合、電力は消費されず、すべての電力が電源の内部抵抗を加熱しているため、冷たく見えます。その場合、回路基板のトレースが十分に大きく、磁場を隔離するのに十分な間隔がある場合、前の回答で示された現在のプローブが機能する可能性があります。

残念ながら、17層と超小型SMTチップを備えた最新の回路基板を使用している場合は、おそらく運が悪いでしょう。ロジスティックサポート分析では、通常、そのようなデバイスを使い捨てとして指定します。

ATEの世界へようこそ。

これは単なる思考実験です。

約0.9μSの立ち上がりまたは立ち下がり時間で約1 kHzのDC方形波でパルスする電流源を使用する：これにより、標準のAM受信機の周波数範囲の開始時に可聴音が鳴ります。障害パスのグランドプレーンジャンクションは、最大でも区別できる必要があります。アンテナの長さを調整して感度を調整できます。

EMCに関する次の回答を見てアイデアを得ました：https : //electronics.stackexchange.com/a/30684/62403

bgaパッケージを使用している場合、短期間で放散される熱を検出することに依存する手法は限定的な用途になります。パッケージはショートを非表示にします。10 milのトレースは約1/2アンペアに適しています。最大1アンペアにすると、トレースが融合する危険があります（必ずしも電力トレースではありませんが、何に短絡しているのですか？）ショートが解消されるか明らかになるまで、チップを一度に1つずつはんだ除去します。

別のオプションは、V ++とGNDの間の各ICでオームを測定することです（電力を印加しない状態で）。短絡があると仮定すると、オームは残りよりも低くなります。私は以前にこの手法を使用して分離しましたが、PCBでは決して告白しません。それでも、それはもう一つの利用可能なオプションです。これらのデジタルメーターを使用すると、オームを非常に正確に測定できます。そして、オームが最も低いところは、ショートがどこにあるかです。