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技术文章
元器件替代测试意义及方案@2022资料已更新
点击次数:5680 发布时间:2021/8/24 15:02:37
自去年底开始,芯片和元器件慌在各大车企以及智能产品中急剧转需,供不应求,一芯难求的难题可谓是难倒一票各行大佬,高价收取供应链、趁机打压同行的事情相信在这场芯片危机中都不算是新鲜事,芯片和元器件慌不是一下能解决的,只能寻找器件替代,器件替代面临着器件的验证测试问题,所以测试先生汇总了一些常用器件的测试,分享给各位。 元器件替代测试背景 目前一些公司在产品生产流程中,对于已经批量发货的整机产品,或者更换的新器件,没有严格执行器件替代测试流程,仅仅是通过研发部门、项目经理、研发硬件工程师确认没问题,就小批量生产、量产。 小批量生产即使通过,但也不能证明更换后的高速信号、关键的器件量产应用没问题,也就是说小批量生产根本发现不了器件隐藏较深的问题。 很多公司目前的流程并不很确定新器件应用是否有问题,且没有经过严格的测试验证,导致公司对产品的质量心里没底,投放市场大多靠运气。 元器件替代测试意义 虽然小批量生产没问题,但是并不能证明高速信号、关键器件就没问题。因为小批量生产的测试验证非常简单,和研发体系的硬件测试的器件替代测试在强度、力度上没有可比性。因此我们说小批量生产根本发现不了器件隐藏较深的问题。 测评中心硬件测试对器件做功能、电气性能、环境应力(高低温工作、工作温度冲击)等测试,测试比较全,能把控器件质量。 元器件替代测试能够有效拦截器件应用问题。不像以前,大多靠运气。 哪类器件需做替代测试 不是所有器件都需做替代测试,比如电阻、电容、电感肯定不需做替代测试。 对于已经批量发货的整机产品,更换的新器件需做替代测试,包括同一器件换生产工艺、同一器件换生产工厂等,而不仅是大家通常意义上理解的新厂家、新规格型号器件。 只针对高速信号、关键器件做替代测试,比如:基带芯片 / 射频功放 / DDR / DDR2 / DDR3 / EMCP / FLASH / 电源芯片 / 晶振。 这些器件对信号质量、时序、环境应力比较敏感,一旦此类器件出问题,整机就会出现严重的功能性问题。 淼森波实验室关键器件测试 参考标准及方法 电源类器件 电源器件包括LDO,DC-DC芯片及电源模块。 为对兼容替代测试结果进行评价及比较,需测试变更前单板上电时序,电源电压及纹波,环境适应性及相关EMC指标,目的在于与替换后的指标进行比较,排除测试环境的影响 【上电时序】 1.判断标准: 与替代前的测试结果进行对比。电源上电时序单调,没有振荡现象。过冲电压小于使用此电源的芯片极限电压值。2.不断了解客户的需求,给客户在售前,售中,售后的良好体验。 2.测试描述: 使用示波器测试单板上电波形及过冲电压,观察是否有不单调,振荡等现象。对于多电源供电并且上电时序有要求的芯片,需要测试多电源间上电时序。 【电源电压】 1.判断标准: 与替代前的测试结果进行对比,输出电压精度满足±5%要求,有特殊要求的单板按照芯片规格书要求执行。 2.测试描述: 设置单板在大负载状态下,使用万用表测量电源器件输出的电源电压。 【电源纹波】 1.判断标准: 测试指标与替代前的测试结果进行对比,指标符合要求。一般情况下,电源纹波不大于额定输出值的1%+20mV,芯片手册有要求的,依据芯片手册要求。 2.测试描述: 测试大及*小负载下的电源纹波。 【SW开关波形】 1.判断标准: 波形过冲和稳定性满足电源芯片Datasheet要求。 2.测试描述: 在大负载下使用示波器测试SW开关波形。 【芯片表面温升】 1.判断标准: 满足芯片规格书要求和产品规格要求。与替换前的测试指标进行对比,指标没有下降。 2.测试描述: 在大负载下用测温仪测试芯片表面的温度,如产品有短路温升要求,还需要测试输出短路时的芯片表面温度。 【反复开关机】 1.判断标准: 执行测试期间,单板工作正常。 2.测试描述: 反复开关机20次以上,关机时间1秒,开机时间5分钟左右。 【电源效率】 1.判断标准: 满足产品规格要求。与替换前的测试指标进行对比,指标没有下降。 2.测试描述: 分别在待机以及大的负载下测试输入电压、电流和输出电压、电流,计算出相应的效率 【输入过压、欠压】 1.判断标准: 满足产品规格要求,芯片本身无损坏。 2.测试描述: 分别在输入过压、欠压的情况下测试芯片能否起到保护作用,芯片本身是否损坏。 【输入出过流、短路保持】 1.判断标准: 满足产品规格要求,芯片本身无损坏。 2.测试描述: 分别在输出过流、短路的情况下测试芯片能否起到保护作用,芯片本身是否损坏。 【EMC】 1.判断标准: 与替代前的测试结果进行对比,指标应符合设计要求。 2.测试描述: 在EMC实验室,单板处于正常工作状态,测试相应的EMC指标。开关噪声可能会对单板的辐射发射及传导发射有影响,根据单板具体情况决定是否测试。 【环境试验】 1.判断标准: 测试期间,单板能够正常工作。 2.测试描述: 按照环境测试要求做试验。对于DC-DC及电源模块,环境温度可能会对电源输出指标产生影响。 【单体性能评估】 1.判断标准: 测试期间,满足产品规格要求。 2.测试描述: 评估芯片单体时,可增加大输入电压、大输出电流、电压调整率、负载调整率等测试。 存储器类 适用于ROM、RAM、FLASH、DDR等存储器的兼容替代测试,信号级测试重点关注存储器发出的信号,存储器接收信号视实际情况可选择测试。 【电源精度】 1.判断标准: 满足芯片手册电源指标的精度要求。 2.测试描述: 常温常压环境,在单板上电后正常运行的情况下,用万用表测试存储器VDDQ和VREF电源精度;测试点为靠近存储器端。 【电源纹波】 1.判断标准: 满足芯片手册电源指标的纹波要求。 2.测试描述: 测试存储器VDDQ和VREF电源纹波。 【时钟信号幅度指标】 1.判断标准: 满足芯片手册电源指标的纹波要求。 2.测试描述: 测试时钟信号的幅度、高电平、低电平和过冲。 【时钟信号时间指标】 1.判断标准: 满足芯片手册电源指标的纹波要求。 2.测试描述: 常温常压环境,在单板上电后正常运行的情况下,测试时钟信号的频率(或周期,优先测频率)—F(or T)、上升时间—tr、下降时间—tf、 频率准确度—Frequency Accuracy、占空比—Duty Cycle、高电平宽度—Thigh、低电平宽度—Tlow。 【时钟信号单调性】 1.判断标准: 满足芯片手册时钟信号单调性要求。 2.测试描述: 常温常压环境,在单板上电后正常运行的情况下,测试时钟信号的单调性。 【时钟信号抖动】 1.判断标准: 满足芯片手册时钟抖动的要求。 2.测试描述: 测试输入时钟抖动指标。 【地址和控制信号完整性】 1.判断标准: 满足芯片手册地址和控制信号完整性指标要求。 2.测试描述: 常温常压环境,在单板上电后正常运行的情况下测试地址和控制信号完整性,至少包括幅度、过冲、上升/下降斜率,具体测试项目参见芯片手册要求。 【地址和控制信号时序】 1.判断标准: 满足芯片手册地址和控制信号时序指标要求。 2.测试描述: 常温常压环境,在单板上电后正常运行的情况下,测试地址和控制信号的时序指标,包括建立时间和保持时间。 【数据写信号完整性】 1.判断标准: 满足芯片手册数据写信号完整性指标要求。 2.测试描述: 常温常压环境,在单板上电后正常运行的情况下,测试数据读,写信号完整性,读写时序,至少包括幅度、过冲、上升/下降斜率,建立保持时间,具体测试项目参见芯片手册要求。 【反复开关机】 1.判断标准: 执行测试期间,单板工作正常。 2.测试描述: 反复开关机100次以上,关机时间1秒,开机时间5分钟左右。 【擦写次数(针对FLASH芯片)】 1.判断标准: 满足芯片规格和产品规格要求。 2.测试描述: 通过软件擦写程序反复对FLASH芯片进行擦写,直到擦写出错。 【高低温】 1.判断标准: 环境测试期间单板能正常运行,丢包率符合单板规格书要求。 2.测试描述: 根据具体单板的规格要求,跑流量,在低温和高温环境下,连续运行24-48小时,记录测试结果。 复位芯片类 【复位电平】 1.判断标准: 复位信号电平要满足被复位芯片要求。 2.测试描述: 复位信号电平测试。 【复位时间】 1.判断标准: 复位时间要满足被复位芯片要求。 2.测试描述: 复位时间测试。 【Watchdog时间】 1.判断标准: 单板的喂狗信号是否满足复位芯片的要求。 2.测试描述: Watchdog喂狗时间兼容性测试。 (以太网)变压器类 只针对*常用的网络变压器进行测试验证。 【以太网眼图测试】 1.判断标准: 满足以太网眼图规范要求。 2.测试描述: 按照以太网眼图测试规范进行测试。 【雷击浪涌测试】 1.判断标准: 满足单板浪涌测试指标要求。 2.测试描述: 根据具体单板规格说明书的要求做浪涌测试。 【温度循环试验】 1.判断标准: 试验期间单板能正常工作。 2.测试描述: 根据具体单板的规格说明书要求做高低温循环试验。 【以太网端口传导抗扰测试】 1.判断标准: 满足单板规格说明书的传导抗扰指标。 2.测试描述: 做传导抗扰测试。 【辐射发射测试】 1.判断标准: 满足单板规格说明书的辐射发射指标。 2.测试描述: 做辐射发射测试。 晶体振荡器类 【输出时钟信号完整性测试】 1.判断标准: 指标满足满足使用此时钟的芯片手册要求。 2.测试描述: 用示波器的探头测试输出时钟的测试点,记录相应特性测量值。特性参数包括时钟信号的幅度、峰峰值、上下过冲、频率、周期、占空比、上升下降时间等。 【频率偏移测试】 1.判断标准: 满足使用此时钟的芯片手册要求。 2.测试描述: 测量频率偏移指标。 【高低温循环的环境测试】 1.判断标准: 温度循环过程中单板能正常工作。 2测试描述: 做高低温循环测试。
原创作者:北京淼森波信息技术有限公司