挽回报废电路板的损失想法

老板气势汹汹走进质检室：“你都在瞎折腾啥，电脑主板修好了吗，客户一直催我发货，有进展没？”吴解两手一摊：“还真有，绝对是物理损伤，报废吧。”老板：“报废！说得轻松，你又不是不知道一块板子多贵！顶得你半年的工资。”话一出口老板意识自己说多了。

还有其他同事在场，话落同事的眼睛都盯着吴解，露出一副羡慕嫉妒恨的眼神，我打着圆场：“老板，我的工资好多年没变，你刚刚莫非说的是我的调薪计划？现在就能答复你——我接受计划，哈哈哈”吴解是一名程序员，老板始终以为电脑没跑起来是主板内存启动参数设置错误导致，揪着他不放，施压势必要修好。

公司只为大客户生产电脑主板，什么是大客户呢？那就是它的稀缺性，客户定制的主板应用于专用领域，不同于家用的电脑。客户有多大呢？客户一下单可以保证公司三年渠道不愁。机会和风险并存，如果设备出了设计缺陷问题，客户不高兴可能三年的产品都要一次性退回，公司就歇菜咯。

产品卖得也老贵了。老板：“你再查查是哪个器件坏了，换掉它。”吴解再三确认老板的态度：“还能再更换器件吗？之前板子已经更换过一次，高度怀疑电路板走线断，换其他器件无效。”听老板口气是想对返修规程开绿灯，按照规程，电路板维修最多只能更换一次器件，否则的电路板不允许发货。

老板：“更换器件也是下下策，你再尝试调试软件行不行，说不定就好了呢，目前你必须在不改变电路器件的情况下确定是哪个器件损坏，确认不出你下个月没绩效。”给出电路板断线的结论老板是听不进去的，没有直接证据摆在他面前，光凭借个人经验说服不了。

如果不把老板说服，扣绩效就不是停留在口头上的威胁，好肉疼啊。吴解思绪片刻转身走出质检室。老板在后面指他的背影着嚷着道：“喂你去哪，你是不是忘记拿故障板了！”吴解：“已经定位故障，我得找一家有X光资质的企业。我的话在你这里没有权重，给电路板拍一张X光，是不是布线断一目了然。《诉讼法》把这称啥来着，零口供定罪。”

2. 拓扑

家用计算机CPU和内存的连接方式简要图是这样的：

内存颗粒的16根公共地址总线A0~A15连接到CPU的16个地址端口上，结构都一样我仅画出一根示意，控制地址线的IO口看成有上下拉的电阻，电阻两端接数字地和1.5V上拉电源；颗内存颗粒组成一条内存，末端电阻连接0.75V电压，因为它必须放在最后一颗内存颗粒后，所以也叫端接电阻。其实还有数据信号、控制信号、时钟信号，它们都和本文关注点关系不大就省略，避免阅读疲劳。

主板内存要能运行必须保证4部分同时正常：

CPU、内存颗粒、供电、信号通路。电脑主板的故障现象一句话描述就是“电路板受热后内存数据访问错位” ，具体的错位现象在之前发过视频，即使不看视频也不影响下文的阅读，具体排查思路我将在另一篇文章里详细描述，读者暂时接受我的结论——故障由于地址线A0信号通路断路引起。

3. X光拍照

委托机构聊天群里传回电路板X光俯视图，黑色实心的圆点是BGA焊盘，两焊锡求之间有个泪滴形状的长方形是0402封装的陶瓷电容，置于芯片背面起到滤波作用；与BGA焊盘矩阵成45度错位整齐排列的小圆形是过孔；某些芯片内部还能看到若干弧形飞线；交错纵横灰蒙蒙的线条是电路板走线铜箔，它们的宽度只有BGA焊盘直径的1/6。

走线的清晰度不是太高，反复在电脑端查看PCB图核对X光下若有若无的走线阴影，尤其是在大面积网格覆铜的情况下，假如断路位置在它上方，X光是无能为力的。或许CT可以排上用场，电路板拍照最大的好处是可以充分发挥放射仪器的分辨率特性，分辨率和什么有关系？

断层数呗。拍摄CT时候医生会考虑到照射部位的变异敏感性，特意降低放射计量、尽量少的断层照射。电路板几乎没有放射计量的顾虑，直接以最小断层去采集数据。

期初故障仅在受热情况下发生，证明断路位置仅仅微弱的断裂，铜箔微变形才断开。幸运的是，反复用风筒加热电路板已经超过产品器件的耐受温循次数，最终即使在常温情况下也能复现故障，希望裂缝能更明显。传统电子企业做温度控制筛选需把产品放入一个像冰箱的设备，称之为温箱，温箱能制冷也能加热，温度控制在-50~80℃，大的温箱有一个房间大小，人可以直接进入，称为步入式温箱。

传统冰箱的方式对整个产品放入温箱整体温控，电子产品出现问题后很难定位是哪个器件温度明感，一直很希望能有一种可以给单独器件加热、制冷的温箱。2019年就有一家国内企业研发了相关产品《一种温度控制系统设计及在高低温测试中的应用》，可惜产品不对外销售。既然市面上买不到理想的单点温控设备，退而求其次DIY一个用模板隔绝器件之间温度传递的想法。

回想排查过程，猜测断路点更靠近CPU侧面，哪来的结论呢？在用风筒给电路板加热时，风筒中心对着CPU，CPU和内存条之间用一块木板隔离，风筒热度和风速都没开到最大档位，试图一定程度上做到单独给某区域加热，进一步缩小怀疑区域。究竟断路点更靠近CPU侧还是更靠近内存条侧。

吴解提醒同事在EDA软件上操作：高亮地址线A0的整条链路，核对A0信号脚途经的焊盘、过孔、走线。用于连通双面板和多层板各层之间的印制导线，在各层需要连通的导线的交汇处钻上一个公共孔，即过孔。在工艺上，过孔的孔壁圆柱面上用化学沉积的方法镀上一层金属，用以连通中间各层需要连通的铜箔，而过孔的上下两面做成圆形焊盘形状，过孔的参数主要有孔的外径和钻孔尺寸。

过孔在线路板中，一条线路从板的一面跳到另一面，连接两条连线的孔也叫过孔，区别于焊盘，边上没有助焊层。过孔不仅可以是通孔，还可以是掩埋式。所谓通孔式过孔是指穿通所有覆铜层的过孔；掩埋式过孔则仅穿通中间几个覆铜层面，仿佛被其它覆铜层掩埋起来。

发现离CPU BGA焊盘最近的过孔影像和其他过孔有明显差异，理想状态下过孔影像应该是垂直圆筒状、或空心圆形，具体形状依据拍摄视角而定，影像上两层过孔边沿并不是相互垂直的，略有些偏移，看起来像两个套在一起啊的奥运五环，疑似过孔工艺有瑕疵。EDA上显示A0的过孔属于Top（顶）层到Bottom（底）层的通孔，接着在疑似瑕疵过孔旁边查询有没有连通同样两层的同规格过孔：有，还很多，离得也很近。选择最近的几个过孔影像与A0比较也存在明显差异。

为什么要和它们对比呢？在欧式空间中，同一平面上的两条平行线永不相交。这是每个受过九年义务教育的人都知道的常识，这一常识在射影空间中不再成立，两条相互平行的铁轨离观察者越远铁轨间距越窄，在无限远处相交于一点。X光垂直照射也存在细微的射影空间视觉差，相机正下方的过孔呈空心圆状，距离远的过孔呈圆筒状，找几个与A0较近的过孔是为了识别射影空间的视觉欺骗。拿起手机在聊天群里输入：“请倾斜些角度拍摄电路板CPU位置，角度尽可能多。”

换角度拍证实地址线A0信号断路的猜想。除了瑕疵过孔外，其他的过孔都成圆筒状，瑕疵过孔的圆筒内壁阴影深度既不同于正常过孔的深，也没有无铜区域暗淡，推测渡金属工序镀层厚度不足。怀疑经历多次高低温应力实验，最终使得过孔内壁撕裂。

撕裂的位置位于BGA焊盘到第一颗内存颗粒之间，具体可以参看文章的第一张图。猜想是建立在X光照片之前的思考实验，最终照片证实猜想的成立。相比于先看到照片后天马行空的揣测，前者更具说服力。

4. 对峙

向电路板制作厂家展示疑似瑕疵过孔的照片，希望的得到他们的确认，故障板卡就能盖棺定论。“故障板疑似瑕疵过孔与同类型过孔有点区别，请你们协助分析是否存在异常，还需要做哪些验证？可否形成相应的结果及报告？”叮咚——30分钟后得到对方的信息恢复，还未看清文字内容对方居然撤回消息，对方没立即编辑新消息。

同事调侃道：“厂家是不想认账咯，欲言又止。”继续等待15分钟后厂家回复一段更加正式、避重就轻的答复。“你好，就目前检查的结果，并未在表面焊接部分发现质量问题，过孔是否存在异常需要相关检验设备，拆卸器件，PCB逐层打磨拍照铜箔是否存在缺失，我司不具备相关设备条件，没法针对故障给出分析报告。”厂家是非但不承认质量缺陷还试图毁尸灭迹，诱导破坏实验，实验结束后再出具报告产品质量完整，锅甩得贼溜。

其实排除过孔是否存在瑕疵还没到破坏实验的地步，卸掉CPU是必要的操作，万用表两端分别接触A0的BGA焊盘，另一端接触内存颗粒末端电阻，如果蜂鸣器发出“哔”，就证明没有断路。再次拆卸CPU触发第二次维修跟换器件条件，得结果老板的同意，无论是否能修好都不允许售卖，为的是死的明明白白。老板的思想工作请其他同事去做，X光照片摆在这里，耗在这也不可能有结果，真要是过孔瑕疵老板给客户的答复也轻松，上游厂商的疏忽打板子总不至于打到自己头上。

老板无奈同意：“卸吧。”虽说吴解有着十足的把握是线路肯定是断的，在用万用表测试前依旧存在些许忐忑，万一响了，几星期的奋战岂不是颗粒无收。加之报废一块电路板，老板必定会记在账上，就算是卖不出去老板也会让他继续排查找到真实故障原因。没响。吴解可以暂停脑子里的小剧场，抬起头嘴角上翘：“老板，来听听，我没说错吧，就是断了”。老板接过吴解手中的万用表：“刚刚碰哪了？让我来测试。”

5. 老板的奇思妙想

老板不甘心直接报废电路板，提出一个大胆的想法试图挽回损失，“既然瑕疵过孔是一个通孔，或许还有挽救的措施，”老板在纸上画着草图给大伙解释道。

“在原来过孔的位置用电钻前后打通，电路板已经不是裸板没法用电镀的方式重新补过孔金属，尝试这网过孔里灌入融化的焊锡，刮掉过孔附加顶层和底层绿油保护层，焊锡两端挂在两层电路板末端铜箔上。”

吴解也不反驳，只提醒几个风险：“第一过孔中间板材没有金属，焊锡根本无法附着全靠两端零星的铜箔支撑；第二过孔处理好后，旁边可是BGA焊盘呢，CPU还要重新焊接上去，加温后灌入的焊锡是否还能牢靠抓住铜箔不确定，大概率会受到液体张力脱离铜箔形成胶囊状；第三就算重复修复3-5次成功了，电路板能否经受得住震动实验呢？”电路板制作厂家不敢承接老板的大胆想法，以钻头精细度不足、从未有类似返修先例为由拒绝。

6. 下期预告

还记得前文提醒“排查过程”放在另一篇文章吗，并不是我特意而为之，排查过程阅读起来没有本文轻松，涉及到不少计算机接口原理和软硬件调试方法，合成一篇文章读者阅读会失去兴趣，在这里首先高能预警，系列文章你将要了解到：

为什么内存条都是单面4或8颗排列？

BIOS怎么适配不同内存条？

购买内存条2根套装比单根贵的原因？家用主板究竟是否真有必要购买套装内存？

怎么让CPU停止下来？

主板只有一颗16位位宽的内存颗粒，64位CPU能否运行？

责任编辑：haq