Kegagalan sistem pengukuran time-of-flight laser presisi telah mengungkap masalah serius dalam manufaktur elektronik yang dialihdayakan. Yang dimulai sebagai sesi debugging perangkat lunak sederhana berubah menjadi investigasi kompleks yang melibatkan komponen palsu dan proses manufaktur yang rusak.
Sistem yang dimaksud menggunakan teknik timing canggih untuk mengukur interval waktu yang sangat singkat. Berbeda dengan sistem berbasis osiloskop dasar, setup khusus ini menggunakan sirkuit trigger khusus dengan komparator AD96685 untuk mencapai timing jitter ultra-rendah. Setup ini membagi sinyal dari generator pulsa 10 MHz untuk secara bersamaan memicu laser dan memulai modul timing presisi dalam FPGA.
Komponen Arsitektur Sistem
- Generator Pulsa: Output pulsa cepat 10 MHz
- Pembagi Sinyal: Membagi sinyal menjadi dua jalur
- Pemicu Laser: Komparator AD96685 dengan jalur tunda yang dapat disesuaikan
- Chip Timing: Sistem pengukuran berbasis FPGA
- Loop Umpan Balik: Umpan balik tegangan terkontrol DAC untuk stabilitas timing
Berbagai Kegagalan Manufaktur Memperparah Masalah
Investigasi mengungkap rangkaian masalah manufaktur. Chip komparator AD96685 menunjukkan degradasi performa yang parah, dengan tegangan offset input mencapai 40mV alih-alih maksimum 2mV yang dispesifikasikan. Kekuatan sinyal output turun hingga kurang dari 50% dari level yang diharapkan, sementara rise time memanjang hingga 3 nanodetik yang tidak dapat diterima.
Kecurigaan awal terfokus pada masalah desain sirkuit seperti ketidakcocokan impedansi atau noise catu daya. Namun, inspeksi mikroskopis mengungkap masalah yang lebih serius. Paket keramik menunjukkan retakan yang terlihat, jalur tembaga tidak sejajar dengan baik, dan kontaminasi flux masih tersisa di permukaan PCB setelah perakitan.
Analisis sinar-X memberikan bukti yang meyakinkan. Kawat bonding internal rusak, pemasangan die tidak sejajar, dan komponen tidak disegel dengan benar. Rongga dan gelembung dalam enkapsulasi epoksi menunjukkan cacat manufaktur fundamental.
Spesifikasi Komparator AD96685 vs. Performa yang Diamati
| Parameter | Spesifikasi | Diamati (Rusak) |
|---|---|---|
| Tegangan Offset Input | <2mV | 40mV |
| Level Sinyal Output | 100% (nominal) | <50% |
| Rise Time | <1ns (tipikal) | ~3ns |
Mesin Pick-and-Place Menghancurkan Komponen Halus
Selain masalah komponen palsu, investigasi mengungkap bahwa mesin pick-and-place secara fisik merusak chip selama perakitan. Sistem otomatis ini menggunakan nozzle untuk memposisikan komponen pada papan sirkuit, tetapi kalibrasi yang tidak tepat dapat memberikan tekanan yang menghancurkan paket semikonduktor yang halus.
Sangat mengesankan. Kasus yang sangat mengesankan dalam membangun alat sendiri, atau lebih tepatnya, alat sekali pakai yang tampaknya melakukan hal sederhana. Aspek yang paling mengesankan tentu saja adalah menangani berbagai masalah yang biasanya memerlukan pembuatan PCB baru, tetapi penulis tidak pernah mundur.
Kombinasi komponen palsu dan kerusakan mekanis menciptakan badai sempurna kegagalan. Bahkan suku cadang pengganti asli gagal ketika mengalami proses perakitan yang cacat yang sama.
Cacat Manufaktur yang Teridentifikasi
- Chip komparator AD96685 palsu
- Kemasan komponen keramik yang retak
- Kabel pengikat internal yang rusak
- Pemasangan die yang tidak sejajar
- Penyelarasan jalur PCB yang buruk
- Kontaminasi fluks pada permukaan PCB
- Tekanan mesin pick-and-place yang berlebihan
Pelajaran untuk Pengembang Hardware
Kasus ini menyoroti risiko kritis dalam manufaktur elektronik modern. Langkah-langkah pemotongan biaya yang mengarah pada komponen palsu dan proses perakitan di bawah standar dapat menghancurkan bahkan sistem yang dirancang dengan baik. Sifat intermiten dari kegagalan membuat diagnosis menjadi sangat menantang, awalnya menunjuk pada masalah perangkat lunak daripada kerusakan hardware.
Solusinya memerlukan beralih ke mitra manufaktur terpercaya dengan proses kontrol kualitas yang tepat. Meskipun ini meningkatkan biaya, hal ini menghilangkan rangkaian kegagalan yang telah mengganggu sistem timing presisi. Bagi pengembang yang bekerja dengan sirkuit analog sensitif, ini berfungsi sebagai kisah peringatan tentang biaya tersembunyi dari manufaktur murah.
Referensi: Trigger o' trouble