PCB上的测试点没有串联电阻导致芯片管脚损坏

一、 摘要

虽然厂家宣称自己的IO引脚能有何种防护，能过多少KV测试，但是实际使用过程，如果增加额外的防护，其可靠性还是会打折扣。

二、 问题描述

数年前做个一个很简单的产品，就是一个按键+指示灯的接口板，但是在生产测试过程中，经常会反馈有单板测试失效的问题，测试的失效率大约0.2%，经过生产维修，都是直接更换主芯片就ok了。

图1 ：整改之前测试点原理图

三、 原因分析

由于是主芯片损坏，我们直接反馈给厂商给我们做分析，同时将损坏的芯片发到第三方进行切片分析，两边分析的结果都是显示受到了电应力的 损害，导致IO引脚被烧毁。建议我们分析电应力的来源。

我们一遍骂骂咧咧厂家踢皮球，一边无奈继续寻找电应力来源。

经过分析发现，生产测试使用的工具是一个平台通用治具，做的按键板虽然简单，但是为了少做治具，直接沿用了平台治具，这个平台治具做的比较复杂，可以测试中小功率驱动器、控制器、接口板等，上面有PLC、继电器、各种开关等。经过示波器抓波，经常可以抓到一些3~5V的一些干扰脉冲。基本可以断定，电应力的来源就是来自于这些干扰脉冲。我们的芯片使用的是3.3V电源，因此5V的干扰对于芯片是致命的。

问题的来源主要是干扰脉冲，但是另一个很诡异的现象；另一个项目也是使用这个测试平台，也是同一个主芯片，使用的3.3V供电，也是类似的接口板，但是这个板卡很少反馈有芯片损坏的情况。经过2个板卡的对比分析，终于发现差异，另一个板卡芯片与测试点之间有一个100R的限流电阻。

四、 解决方案

问题的来源虽然是干扰脉冲，但是干扰在自然界时时刻刻存在，所以最主要还是提高产品的抗干扰能力。经过和厂家的沟通，找厂家要到了内部的IO原理图，可见，在输入路径上，比较容易损坏的是保护二极管，由于芯片面积比较小，厂家这个二极管的保护作用有限，很难持续保护超过规格的电压。

图2 ：IO引脚的内部原理示意图

在厂家的建议下，我们在测试点与芯片引脚之间，增加了一个100R的电阻，用来吸收脉冲干扰，降低干扰信号的幅度和能量，由于测试平台应用产品很多，无法推动改进，因此我们采取了厂家的建议，产品经过一年多十几万片的生产，基本没有反馈过由于测试点损坏的问题。整改基本算成功。

图3 ：增加100R的限流电阻

五、 举一反三

厂家的各种防护宣传看看就好，从本质上，一个小芯片能够做的防护是很有限的，设计源头上，可以认为防护为0，要依赖外部的防护进行补充。案例中增加一个100R电阻解决问题，可以延伸到两个不同的系统对接，为了降低干扰，也是需要使用电阻限流的。

审核编辑：汤梓红