Cortocircuito en el interior de la CPU durante el funcionamiento

Question

He recibido dos placas de uno de nuestros clientes que tienen el mismo defecto. Se trata de un cortocircuito entre V _CC y GND. Pude rastrear este cortocircuito hasta el MCU (que es un LPC1114 de NXP ) con una cámara térmica. Estas placas estuvieron funcionando bastante tiempo en las instalaciones del cliente, hasta que se produjo el cortocircuito.

En las imágenes de abajo puedes ver dos MCUs diferentes. Uno que todavía está soldado en la PCB y otro que fue retirado de la PCB y suministrado con V _CC /GND.

Edición1: En ambas imágenes, el Pin1 de la CPU está en la esquina superior derecha (vista TOP de la MCU).

Mis preguntas para usted:

• ¿Alguien ha experimentado alguna vez un cortocircuito interno en la MCU?
• ¿Cuál podría ser la causa de ese cortocircuito interno en la MCU? (Se aceptan conjeturas :-)
• ¿Es posible que se produzca un cortocircuito de este tipo cuando hay temperaturas demasiado elevadas?

Edit2: Pinout de la MCU

Answer 1

La causa típica sería algún transitorio eléctrico desde el exterior acoplado a un pin de E/S, que causa un latch-up y destrucción a través de la fuente de alimentación. Un diseño adecuado de los circuitos de protección suele evitarlo en situaciones en las que no caiga un rayo.

Los transitorios de la fuente de alimentación también podrían causarlo, sólo unos pocos voltios podrían ser suficientes, pero normalmente eso no ocurre.

También podría producirse una inversión momentánea de la tensión de alimentación.

Answer 2

Estoy de acuerdo con otras respuestas en que una sobretensión externa en el pin de E/S es una causa probable, aunque una sobretensión externa en V _DD pin también es una posible causa.

Para arreglar el circuito, sería útil saber qué pin de E/S recibió el transitorio. A veces esto se puede determinar midiendo los diodos de protección internos del chip utilizando el modo diodo del multímetro:

1. Mida con el cable negro del V _DD y el cable rojo en cada pin de E/S. Toma nota de las lecturas.
2. Mide con el cable rojo en la patilla GND y el cable negro en cada patilla E/S. Anote las lecturas.

Para un chip totalmente funcional, los valores esperados serían de 0,6 V en cada patilla. A menudo, una patilla de E/S dañada mostrará una tensión directa del diodo infinita o nula, ya que el diodo de protección se ha quemado antes de que se dañaran otras partes del chip.

Answer 3

Que yo sepa, sí, pertenece a un transeúnte de fuera. Un pin de E/S o V _DD con una escasa corriente transitoria y altas cargas de las patillas de E/S cortocircuitarán las CPU.

• En el mejor de los casos, a veces, es un diodo interno o un pin enclavado (por defecto) en la salida el que induce el cortocircuito.
• Puede permanecer en cortocircuito durante un tiempo indeterminado hasta que el diodo o MOSFET se queme por completo (dependiendo de su corriente máxima de funcionamiento).
• Si la fuente de alimentación a la que está conectada la placa es una fuente de tensión lineal, o un SMPS con bombas de corriente escasas (SMPS de conmutación de baja frecuencia o condensador de conmutación defectuoso o ambos), el efecto de los pines de E/S bloqueados puede extenderse a las partes internas de la CPU y no recuperarse nunca.
• Si la CPU tiene un bajo consumo de corriente aunque esté en cortocircuito puede ser un componente externo cableado a un interrumpir clavija que detiene la CPU desde el inicio en un estado de bucle indefinido
• Puede haber varios V _DD a las condiciones del terreno para investigar.

Aquí tienes algunas ideas más:

• Intenta usar una fuente de voltaje/corriente de precisión para alimentar la secuencia y comprueba en el osciloscopio si hay pines bloqueados mientras arranca.
• Intente identificar los pines de E/S que pueden ser colectores abiertos y tomar medidas. Si se alimenta alto mientras está enganchado bajo, puedes invertir temporalmente el voltaje del pin y la secuencia de arranque puede saltar por encima del drenaje de corriente y arranque