Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Feuchtigkeitsschaden IC?


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von Bert S. (kautschuck)


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Hi,

Ich habe vor 2 Monaten eine Hardware in meinem Reflow Ofen gelötet und 
alles funktioniert einwandfrei damit. Nun wollte ich heute 2 neue Module 
machen, also alles bestückt und mit dem Reflow Ofen gelötet (Soaking 
Zeit eingehalten) wie immer, jedoch ist die 3.3V Seite kurzgeschlossen, 
aber nur wenn eingeschaltet. Der Spannungsregler hat eine 
Strombegrenzung und so fliessen einfach 100mA und es stellt sich eine 
Spannung von grob 3V ein. Wenn alles ausgeschaltet ist, dann messe ich 
keinen Kurzen zwischen 3.3V und GND. Da nun ja beim Aufstarten alle Pins 
bis auf die JTAG Pins auf Input stehen und diese JTAG Pins nicht 
angeschlossen sind, ist vermutlich der Microcontroller innen drin 
defekt. Liege ich da mit meiner Vermutung richtig, oder wie kann ich das 
allenfalls testen? Der Microcontroller ist im QFN Gehäuse, ein 
STM32F410CBU6. Die ICs waren in den 2 Monaten im Keller gelagert, daher 
eher feucht und kalt, sind da evtl. die QFN Gehäuse empfindlich?

Grüsse Bert

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von hinz (Gast)


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Bert S. schrieb:
> 100mA und es stellt sich eine
> Spannung von grob 3V

Das sind 300mW. Es sollte also irgendwo warm werden, nicht nur am 
Regler.

von Peter D. (peda)


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Bert S. schrieb:
> jedoch ist die 3.3V Seite kurzgeschlossen

30Ω ist kein Kurzschluß. Vermutlich ein Bestückungsfehler oder ne 
Zinnbrücke.

von Klaus R. (klaus2)


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...uC runterföhnen und dann testen? Es gibt doch eine Verarbeitungszeit 
im DB, innerhalb man ein nicht mehr geschütztes Bauteil verarbeiten 
muss? Ggf. vorher mal einen neuen Chip bei 50° ordentlich trocknen und 
wieder draufföhnen.

Klaus.

von Bert S. (kautschuck)


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hinz schrieb:
> Das sind 300mW. Es sollte also irgendwo warm werden, nicht nur am
> Regler.

Nur der uC und natürlich der Linearregler.

Peter D. schrieb:
> 30Ω ist kein Kurzschluß. Vermutlich ein Bestückungsfehler oder ne
> Zinnbrücke.

Diese würde ich mit dem Multimeter im ausgeschalteten Zustand messen 
können. Die 100mA werden begrenzt durch den Spannungsregler, sonst 
währen da wohl weitaus mehr. Ich habe auch alles Komponenten mit 
Ausrichtung etc. mit der alten Hardware verglichen, alles identisch.

Klaus R. schrieb:
> ...uC runterföhnen und dann testen?

Habe ich bei einer Hardware gemacht, kein Kurzschluss mehr. Das muss 
also im Innern des uC passieren.

: Bearbeitet durch User
von Stefan ⛄ F. (stefanus)


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Kennst du den Latch-Up Effekt?
https://de.wikipedia.org/wiki/Latch-Up-Effekt

Da ist auch beschrieben, wie man ihn auslöst. Vielleicht passiert das 
bei dir.

von D. R. (misterdimi1992)


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Durchkontaktierung durch Flussmittel ist auch eine Möglichkeit. Die 
Platine einfach mal mit Platinen-Reiniger säubern. Geht schneller als 
man denkt.

von Bert S. (kautschuck)


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Stefanus F. schrieb:
> Kennst du den Latch-Up Effekt?
> https://de.wikipedia.org/wiki/Latch-Up-Effekt
>
> Da ist auch beschrieben, wie man ihn auslöst. Vielleicht passiert das
> bei dir.

Das müsste aber bei dem alten, identischen Modul auch auftreten. Ich 
denke auch nicht das da irgend eine Spannungsspitze aufgetreten ist, 
alle Versorgunseingänge sind auch abgeblockt und der Linearregler läuft 
stabil.

von Hans-Georg L. (h-g-l)


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Bert S. schrieb:
> Da nun ja beim Aufstarten alle Pins bis auf die JTAG Pins auf
> Input stehen und diese JTAG Pins nicht angeschlossen sind.
JTAG ist völlig unabhängig von dem MC und von daher ist es keine 
schlechte Idee Reset und evtl. auch Taktleitung über Widerstände auf 
Potential zu legen, sonst kann die State-Machine durch Störimpulse 
anlaufen. Alles schon passiert ...

von Bert S. (kautschuck)


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Diese Karte war bei herausnehmen komplett blau, ich vermute also 
weiterhin einen Feuchtigkeitsschaden. Ich habe alles durchgemessen, 
jedes Bauteil und keinen Fehler entdeckt. Auch wird nur der uC warm und 
somit muss der Kurzschluss innen drin sein. Ob da ein Latch Up eine 
Rolle spielt weiß ich nicht, vielleicht spielt mir ja folgender IC einen 
Strich:

TPS2115: 
(https://www.mouser.ch/ProductDetail/Texas-Instruments/TPS2115APWR?qs=sGAEpiMZZMuo%252bmZx5g6tFBkbBUjlG1ve)

Ich verwende den wie oben angehängt um vom Netzteil auf USB Power 
umzuschalten. Zumindest bei der ersten Hardware zeigen sich keine 
Probleme. Die 100mA werden auch durch diesen IC begrenzt.

: Bearbeitet durch User
von Stefan ⛄ F. (stefanus)


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Bert S. schrieb:
> Diese Karte war bei herausnehmen komplett blau, ich vermute also
> weiterhin einen Feuchtigkeitsschaden.

Vielleicht bin ich doof, aber ich sehe den Zusammenhang zwischen dieser 
Karte und Feuchtigkeit nicht.

von hinz (Gast)


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Stefanus F. schrieb:
> Bert S. schrieb:
>> Diese Karte war bei herausnehmen komplett blau, ich vermute also
>> weiterhin einen Feuchtigkeitsschaden.
>
> Vielleicht bin ich doof, aber ich sehe den Zusammenhang zwischen dieser
> Karte und Feuchtigkeit nicht.

http://www.desiccare.com/hic

von Achim S. (Gast)


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Bert S. schrieb:
> Der Spannungsregler hat eine
> Strombegrenzung und so fliessen einfach 100mA und es stellt sich eine
> Spannung von grob 3V ein. Wenn alles ausgeschaltet ist, dann messe ich
> keinen Kurzen zwischen 3.3V und GND.

Schau noch mal nach (auch wenn du es schon getan hast), dass der µC 
richtig aufgelötet und nicht verdreht ist. Wenn er verdreht ist, und die 
Versorgung an den falschen Pins ankommt, dann kann ggf. das von dir 
beschriebene Verhalten auftreten.

Dass hingegen Feuchtigkeit einen internen "Kurzschluss" verursacht (und 
den noch auf mehreren Exemplaren identisch) scheint mir nicht sehr 
wahrscheinlich. Möglich ist natürlich alles, aber eingedrungene 
Feuchtigkeit führt normalerweise als erstes dazu, dass beim Löten eine 
Dampfblase was zerreist.

Stefanus F. schrieb:
> Vielleicht bin ich doof, aber ich sehe den Zusammenhang zwischen dieser
> Karte und Feuchtigkeit nicht.

Die Karte wird mit den ICs gelagert. Wenn sie Feuchtigkeit ausgesetzt 
ist verändern sich ihre Farben, so dass vor dem Löten ein vorsichtiges 
"Ausbacken" angesagt ist (zwecks Trocknen der eingedrungenen 
Feuchtigkeit).

von Stefan ⛄ F. (stefanus)


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Achim S. schrieb:
> Die Karte wird mit den ICs gelagert. Wenn sie Feuchtigkeit ausgesetzt
> ist verändern sich ihre Farben, so dass vor dem Löten ein vorsichtiges
> "Ausbacken" angesagt ist (zwecks Trocknen der eingedrungenen
> Feuchtigkeit).

Danke für die Erklärung

von Klaus R. (klaus2)


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...ich tippe auch auf das Problem "vor dem Bildschirm" ;)

Klaus.

von Florian (Gast)


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Foto vom Aufbau und Schaltpläne posten! Alles andere ist nur bla (Prosa)

von Bert S. (kautschuck)


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Achim S. schrieb:
> Schau noch mal nach (auch wenn du es schon getan hast), dass der µC
> richtig aufgelötet und nicht verdreht ist. Wenn er verdreht ist, und die
> Versorgung an den falschen Pins ankommt, dann kann ggf. das von dir
> beschriebene Verhalten auftreten.

Das habe ich mir auch gedacht, aber der uC ist richtig drauf und auch 
die richtigen Pins sind alle mit VCC bzw. GND verbunden. Ich hatte auch 
noch nie ein Problem mit der gleichen Hardware, die ich vor 2 Monaten 
fertigte. Ich habe auch alle Komponenten damit abgeglichen (Ausrichtung 
und Parameter).

Achim S. schrieb:
> Dass hingegen Feuchtigkeit einen internen "Kurzschluss" verursacht (und
> den noch auf mehreren Exemplaren identisch) scheint mir nicht sehr
> wahrscheinlich. Möglich ist natürlich alles, aber eingedrungene
> Feuchtigkeit führt normalerweise als erstes dazu, dass beim Löten eine
> Dampfblase was zerreist.

Statistisch gesehen finde ich das auch, jedoch scheint diese Bauform 
sehr empfindlich auf Temperaturänderungen zu reagieren. Zumindest ist 
mir beim reflowen von Hand einer dieser uC leicht gebrochen (kleiner 
Sprung oben zu sehen), daher kommt mir das sogleich wahrscheinlicher 
vor. Ein Aufplatzen ist daher gar nicht unbedingt nötig, sondern ein 
kleiner Sprung kann irgendwo unbemerkt auftauchen. Ich werde mal neue 
ordern und diesmal mehr Soaking Zeit spendieren, die war nur auf 2 
Minuten.

von Dampfphase (Gast)


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Nach einer längeren Lagerung sollte man die Bauteile und Leiterplatten 
erstmal vortrocknen.
Die Gehäuse und Leiterplatten sind meistens feuchtigkeitsziehend. Wenn 
nun im Reflowofen die Gehäuse schnell erhitzen werden, entsteht 
Wasserdampf.
Dieser zerstört dann das Bauteil oder die Leiterplatte delaminiert sich.

von Bert S. (kautschuck)


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Hier habe ich mal den Schaltplan angehängt.

von Bert S. (kautschuck)


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Ich habe nun auch mal den TPS2115 abgelötet, da ich hier einen Latch Up 
Effekt vermutete und direkt den Spannungsregler an 3.3V angeschlossen, 
nun ist der Strom aber viel höher, bei 5V um die 300mA.

von Soul E. (souleye) Benutzerseite


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Bert S. schrieb:

> Diese Karte war bei herausnehmen komplett blau, ich vermute also
> weiterhin einen Feuchtigkeitsschaden.

Du meinst komplett pink? Komplett blau wäre Anlieferzustand, also 
Feuchtigkeit <5%.

von Bert S. (kautschuck)


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soul e. schrieb:
> Du meinst komplett pink? Komplett blau wäre Anlieferzustand, also
> Feuchtigkeit <5%.

Nein, es waren alle blau, aber die Packung war schon 2 Monate offen und 
im feuchten Keller.

Ein solches Verhalten habe ich noch nie bei einem uC erlebt und das 
Kurzschlussverhalten, welches nur beim Einschalten auftritt und sonst 
nicht messbar ist, deutet ja ganz klar auf einen Kurzschluss im uC hin. 
Ich habe jeden einzelnen Pin des Footprints nochmals mit dem Datenblatt 
abgeglichen, es muss einfach stimmen, kein VCC und VSS Pin ist 
vertautscht. Auch die uC haben alle die richtige Bezeichnung. Ebenfalls 
funktioniert das ganze ja auch zuverlässig einem Board.

: Bearbeitet durch User
von Martin H. (horo)


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Dampfphase schrieb:
> Die Gehäuse und Leiterplatten sind meistens feuchtigkeitsziehend. Wenn
> nun im Reflowofen die Gehäuse schnell erhitzen werden, entsteht
> Wasserdampf.
> Dieser zerstört dann das Bauteil...

Das nennt man auch sehr bildlich "popcorning"
Siehe auch:
https://de.wikipedia.org/wiki/Moisture_Sensitivity_Level

von Bert S. (kautschuck)


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Was für eine Rampe würdet ihr für Soaking fahren, wenn die Bauteile 
feucht sind? Z.B so 10 Minuten von Zimmertemperatur auf 50°C und dann 
innerhalb von 5 Minuten auf 150°C?

von Bert S. (kautschuck)


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Martin H. schrieb:
> Dampfphase schrieb:
>> Die Gehäuse und Leiterplatten sind meistens feuchtigkeitsziehend. Wenn
>> nun im Reflowofen die Gehäuse schnell erhitzen werden, entsteht
>> Wasserdampf.
>> Dieser zerstört dann das Bauteil...
>
> Das nennt man auch sehr bildlich "popcorning"
> Siehe auch:
> https://de.wikipedia.org/wiki/Moisture_Sensitivity_Level

Ok, das steht es, 40°C bei 192 Stunden, dass kann ich wohl vergessen.

von Wolfgang R. (Firma: www.wolfgangrobel.de) (mikemcbike)


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Das Ergebnis sieht im schlimmsten Fall dann so aus:

http://www.wolfgangrobel.de/arcadereps2/img_twin/custom_defekt.jpg

Ist mir beim Ausföhnen eines Custom-IC passiert. Hat sogar heftig 
geknallt - bei 320°C...

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