【摘要】

本文針對某產品生產拷機中不能正常開機問題，進行故障復現，定位到給單板上的CPU提供時鐘信號的晶體頻偏超標導致CPU無法啟動，最終定位是晶體性能問題需更換器件方案。

一、現象描述

某產品批量發貨生產中，出現偶發性不能正常開機，經排查和單板CPU所用的晶體相關，晶體溫度穩定性較差頻偏超標導致部分單板晶體無法起振導致。

表1 失效器件關鍵信息

二、故障分析

本案例中我們按照三部曲來對該故障進行定位分析：

1）單板級故障分析：以故障單板作為整系統，對失效晶體系統級參數進行測試分析；

2）芯片級故障分析：脫離單板硬件系統，對失效晶體單體參數進行芯片級測試分析；

3）材料分析：對器件進行拆解，深入器件內部結構、性能，準確定位器件失效原因。

1、單板級分析

如下為現場返回拷機時偶發故障的1#晶體樣品的排查測試過程：在室溫下能在單板上正常工作，測試結果如下：

1）常溫下，該晶體的振幅為1.2V（峰峰值），如圖1所示，符合手冊標稱typical幅值1.26V要求；

圖1 常溫下1#晶體的波形圖

2）為了快速復現現象，先使用吹風機輔助完成：使用電吹風緩慢加熱后，失效晶體的幅值先減小（如圖2），至停振（如圖3），再增大至860mV（如圖4所示）；

圖2 受熱后，1#晶體的波形圖（幅值變小）

圖3 受熱后，1#晶體的波形圖（停振）

圖4 停止吹風后，1#晶體的波形圖

3）使用電吹風對正常的晶體加熱后，振幅無明顯變化。

2、芯片級分析

1）晶體參數測試

按照規格書給定參數測試1#樣品常溫及吹風機加熱條件下樣品的晶體參數， 發現1#樣品常溫下測試各參數結果滿足代碼級規格書要求，但吹風機40℃加熱時，樣品出現跳頻，跳頻幅度近120ppm，其他參數未出現異常。

該產品中要求該晶體參數為負載諧振頻率（FL）±20ppm、諧振阻抗（RR）40Ω Max、DLD2<8Ω 。具體測試數據如表2所示：

表2 晶體的參數測試表

對1#樣品進行頻譜掃描，結果如1#樣品有明顯寄生振蕩頻率（如圖5所示），在約40℃ 時出現主振雙峰情況（如圖6所示），導致樣品跳頻：

圖51#樣品常溫頻譜掃描圖

圖61#樣品約40℃加熱時頻譜掃描圖

3、材料分析

對正常樣品和1#樣品進行開封、內部目檢，發現1#樣品內部微調電極有明顯氧化，并有明顯污染，開封后的圖片，如圖7未正常晶體樣品內部圖，圖8為故障1#樣品內部圖：

圖7正常樣品開封后圖片

圖8 1#樣品開封后圖片

對故障樣品進行多樣品拆解分析，材料實驗室的分析結論如下：經測試分析，故障樣品由于內部晶片電極污染，該樣品設計或制造工藝不足引起頻譜寄生振蕩，最終導致諧振頻率跳頻。

三、總結

晶體或者晶振幾乎是我們每一塊單板必需的器件，它的穩定與否直接關系到我們系統的穩定性，希望通過本文能給大家在以后類似的故障排查中提供一點思路。案例本身是次要的，技術文檔分析重在問題排查思路的分享，希望對大家有所幫助。