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2020.09.24

BGAの実装不良の犯人はまさかのレジストだった

特電のCosmo-K DVIという基板があります。

1544234124_cskdvi_top

この基板、HDMIが2入力、2出力あって、基板裏面にMIPI CSIのコネクタがついているという「ステレオ画像処理FPGAボード」なのですが、2019年の1月に製造した8台のうち4台に不良が出てしまい、あまりのショックにそれ以来開発を止めてしまったボードです。

USBを通じたメモリテストをすると、このようにイメージに縦じまが出ます。

Grad

8台中4台にこのような縦じまが出るわけですが、さらに2台はDDR3メモリも初期化に失敗するという始末。

4台の不具合の内訳は

  • (A) DDR3メモリ不良 USB3.0のバスのどこかがショート
  • (B) DDR3メモリ不良 USB3.0のバスのどこかがショート
  • (C) USB3.0のバスのどこかがショート
  • (D) USB3.0のバスのどこかがショート

JTAGバウンダリスキャンを使って、ピン間のショートを調べてみると、AE5番端子を操作するとAF5も一緒に動くので、基板かはんだ付けのどちらかがショートしているな・・とわかるわけです。

Bscan

 

しかし、実際の基板をX線検査してもらっても、それらしきショートは見つからなかったのです。

20u1

ショート個所は全部同じで、バウンダリスキャンによれば以下の部分が怪しいという判定結果でした。

Err5_20200925114301 Err2_20200925114301

さて困った。基板か、はんだ付けか、それとも部品自体の不良か・・

基板屋さんに送り返してFPGAを外してもらったのですが、それでもUSBインタフェースのショートが直らなかったので、半ばあきらめかけていました。

 

1年半ぶりに基板を徹底的にデバッグをして、ようやく原因がわかりました。

FPGAが外された基板をよーく見てみると、

Usb

ピン間2本通したところのレジストが少しだけ削れているのです。上写真はUSBインタフェースチップの部分。

次の写真はFPGAからDDR3メモリへ行く部分。

Photo_20200925114501

ちょっとだけレジストが欠けて銀色になっているの、わかりますか?

設計したパターン的にはちゃんとデザインルールは守って設計しているのですが、ほんのわずかにレジストがずれたか薄かったかで剥けちゃったのかもしれません。

Photo_20200925114801

手元に残っていた生基板をテスターで調べてみると、一枚はレジストがはがれていて、もう一枚は正常でした。

なにはともあれ原因が判明してよかったです。

 

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