ELEKTRONİK KART CİHAZ TAMİRİ

08.07.2014 tarihinde yayınlandı.
Elektronik Sistemlerde Arıza Bulma ve Gidermenin Ülkemiz Açısından Önemi    
23 Aralık 1947’de Walter H. Brattain ve John Bardeen, “Bell Telephone” Laboratuarlarında ilk defa transistörün yükseltici etkisini gösterdi. Nokta temaslı üretilen bu ilk transistörden sonra, yarıiletken (silikon) teknolojili elektronik malzemeli devreler hızla gelişmeye başladı.
Geçtiğimiz 30 yıl içinde entegre (IC) yapısı ve kulanım alanları oldukça genişlemiştir. 1992 yılında Motorola firmasının ürettiği bir IC olan MC6800 mikroişlemcisi, boyutları 1,3 mm. x 1,3 mm.’dir ve 68.000 transistör ve bir çok direnci yapısında bulundurmaktadır. Intel ve AMD gibi firmalar zamanımızda aynı boyutlu mikroişlemci (quad-core) IC yapılara milyonlarca transistör ve diğer elektronik devre elemanını sığdırabilmektedirler. Son 30 yıldaki gelişmelerle IC yoğunluğunun her iki yılda bir iki katına çıktığı kabul edilmiştir.
 

Bölüm 1 Mosfet ve TTL teknolojilerindeki gelişmeler elektronik malzeme performanslarını iyiliştirirken boyutlarının küçülmesini küçülmesine de sebep olmuştur. SMD kılıf yapısında 1 mm. seviyesinde direnç, diyot, fet, kapasite gibi elemanlar geliştirildi. Bir cep telefonu (Mobile Phone) içerisindeki elektronik devre smd değil de dip kılıf (eski nesil) elektronik malzemelerden yapılsa, bir yemek masası büyüklüğünde olabilir.

Ülkemizde halen bazı elektronik sistem ve cihazların arızalı elektronik kartları onarılmadan doğrudan yurtdışından alınmaktadır. Bu durum Ülkemiz açısından ciddi bir döviz kaybı, aynı zamanda arızalı sistem veya cihazın belki de aylarca iş yapamaması ve iş kaybı anlamına gelmektedir. Bazı işletmelerde bir üreim bandının durmasının, 1 dakikalık zararı binlerce dolarla ifade edilebilir. 

Basit bir örnek olarak Trakya Bölgesini ele alalım. Bu bölgemizde sadece 500 adet irili ufaklı Tekstil Firması bulunmaktadır. Her bir fabrikanın aylık ortalama 1 adet elektronik kart arızası olduğunu öngörelim. Bu bölgedeki yaklaşık 3 yıllık bakım-onarım tecrübelerimiz doğrultusunda aylık 1 adet arızalı elektronik kart öngörüsü minimize bir rakamdır. Bu elektronik kartın onarılmadan yurtdışından alındığını düşünelim ve tekrar minimize bir rakam olarak yaklaşık 2000 dolar maliyeti olduğunu önörelim. 500 adet firma için, aylık masraf  500 X 2000 = 1.000.000 Dolardır. Yıllık toplam 12 Milyon dolardır. Kaybolan zaman, üretim kaybı, müşterilerine karşı vaktinde yetiştirilemeyen ürünün prestij kaybı veya cezası, moral bozuklukları vs. maddi giderin yanında gözükmeyen diğer giderlerdir. 

Ülkemizde kullanılan sistem ve cihazların büyük bir bölümü yurtdışı menşeilidir. Bir fabrikanın üretim bandındaki sistemlerden biri arıza yaptığında, maalesef bu arızanın giderilmesi için ne devre şemaları ne de arıza bulma kitapçığı çoğunlukla bulunmamakta, bu sistemlerin operatör seviyesindeki kullanım ve bakım kitapçıkları bile mevcut olmamaktadır. Eğer bu sistemlerle ilgili yetersiz yabancı dildeki kitapçıklar ile teknik personel tarafından sisteme müdahale edilirse, basit arızalar daha da büyük arızalara dönüşebilmektedir.
 
Bölüm 2 Elektronik cihazlarda arıza arama-bulma gerçekten elektroniğin en zor branşlarından biridir. Bazen o kadar sıkıntılı arızalarla karşılaşılır ki, sistemi yeniden tasarlamak daha kolay gözükür. Yazı dizimizde arıza bulma-giderme konularında modern teknolojinin gerektirdiği, elektronik malzeme seviyesinde arıza bulabilen ve gideren cihazlardan detaylı bahsedilecektir. Haberleşme, medikal, endüstriyel, askeri sistemler gibi kamu ve özel kuruluşlardaki binlerce farklı amaca hizmet eden sistem ve cihazlar olduğu düşünülürse, hepsi için ortak arıza bulma-giderme çözümleri aramalı, bir arıza belirleme algoritması belirlemeliyiz.
 
Elektronik sistem-cihaza  devre şeması veya herhangi bir dökümantasyon olmadan, sistem-cihaza enerji vermeden malzeme bazında arıza bulunabilir mi? Yurtdışına ihtiyaç kalmadan oldukça hızlı tüm elektronik sistemlerde arızanın malzeme bazında bulunması hangi sistem-metotlarla mümkün olabilir? Bu yazı dizisini oluşturmamızın sebebi bu konulardaki bir çok soruya cevap olmak ve yaşadığımız tecrübeleri paylaşarak, daha hızlı çözümler üretilmesine yardımcı olmaktır. 

Elektronik sistem-cihazları, bu konumuzda ikiye ayırabiliriz; akıllı ve akıllı olmayan sistemler.

Akıllı Sistemler: Bu sistem-cihazlar (sistem-cihaz yerine bundan sonra sadece sistem denilecektir) ilk açılışında kendilerini test edip (self test) bir arıza (error) uyarısı verebilirler. Tasarımcı kullanıcıya yardımcı olmak için, olası arızaları arıza kodları şeklinde tasarımına koymuş ve sistem çalışır devamlı kontrol yapmaktadır.

Örneğin 'Error 5; Primer Power Supply Faulty' şeklinde bir hata mesajı sistem versin. Cihaz kullanım kitabından 'Error 5' uyarısı ve detayları bulunup bakılmalıdır. Bu uyarı ilk besleme ünitesinde bir arıza olduğunu bildirir. Genellikle de sistem ‘fault’ veya ‘error’ verdiğinden çalışmayıp diğer üniteler korunur. Akıllı sistemler genellikle mikro işlemcili veya bilgisayar tabanlı sistemlerdir. Bu sistemlerin arızayı modül veya sensör seviyesine indirmesi, arızalı modülün veya sensörün elimizdeki bir sağlam yedeğiyle deneyerek gerçekten arızanın onda olup olmadığını kolayca anlamayı sağlar. Belirlenen arızalı elektronik kart - modül kart tamiri atölyesine gönderilir. Arızalıyı belirleyim derken sisteme zarar vermemek gerekir. ESD koruma için bilekliğimizin sağ kolumuza (kalbe yakın olmadığı için) takılı olması gerekir. Sağlam bir kartın arızalı sistemde denenmesi risklidir. Sistemde kısa devre olmadığından (besleme-toprak veya yollar arası) emin olunmalıdır. Tasarımcı ne kadar fazla arıza ile ilgili detaylı bilgi ve yardım opsiyonları oluşturmuş ise o kadar bilgiye sahip oluruz. Ticari bir zihniyet ile bu sistem tasarlanmış ise (ki genelde öyle) çok detaylı bilgi verilmemektedir. Bir çok elektronik sistem üreticileri ilk satışta değil, sonradan verdikleri teknik desteklerden para kazanmaktadırlar. 

Akıllı Olmayan Sistemler: Bu sistemler arızanın nerede olduğu konusunda hiçbir mesaj vermezler. Arızalı sistem çalışmaya devam edip daha ciddi sorunlar da ortaya çıkabilir.  

ARIZA BULMA METOTLARI

Arıza bulma metotlarını, bu bölümde kısaca ele alıyoruz. 'Elektronikte arıza bulma ve giderme teknikleri-1' kitabımızda ve düzenlediğimiz eğitim programlarında bu metotlar detaylı şekilde anlatılmaktadır. Eğitimlerimizde uygulamalar yapılmaktadır.
Eskiden kullandığımız metotlar halen iyi yardımcılardır. Elektronik malzemelere gözle, el ile, koklama ile detaylı kontrol yapılır. Yanan veya biraz şekli-rengi değişen malzemeler görülebilir. Misal olarak, elektronik bir kondansatör biraz şişmiş ise arızalanmıştır.
 
Bölüm 3 ATE (Automatic Test Equipment) Sistemleri, otomatik test sistemleridir. Sistem veya elektronik karta özel olarak hazırlanır. O sistemi simüle ederek (tüm fonksiyonlarını çalıştırıp deneyerek) arızalı kısmı ve malzemeyi belirleyebilir. Sisteme enerji vererek; fonksiyonel test, boundaryscan test, programlı malzeme test, kısa devre test, TP (Test Point) test gibi bir çok testi otomatik şekilde yapabilir. Malzeme seviyesinde arızalı malzemeyi belirleyebilirler. Bu test sistemleri neticeleri çok güvenilirdir. Fakat test edilecek sistemin tasarımcısı gibi tüm özelliklerinin bilinmesi gerekir. Test noktalarının belirlenmesi için sistemi iyi tanıyıp uzun süreli çalışma yapılması gerekir. ATE  sistemlerinin oldukça pahalı olması ve detaylı bilgilerinin bulunmadığı sistemler için çok uygun olmaması gibi dezavantajları vardır. ATE sistemleri DFT (designing for test) yazılım ve sistemlerini geliştirmiştir. Test metotları elektronik sistemlerin oldukça karmaşık ve yüksek teknolojiye sahip olması ile birlikte önemini daha da arttırmış, yüksek teknolojili test ekipmanları kaçınılmaz hale gelmiştir. Bu sistemler çok pahalı sistemlerdir. Her test edilecek elektronik kart için test fixture hazırlanması gerekmektedir. 

V-I  (Voltaj-Akım oranı, empedans eğrileri testi) testleri elektronik kart tamirinde en çok kullanılan test metodudur. Arızalı sistem sağlam bir sistemle bu eğriler yoluyla mukayese edilerek, kolaylıkla arızanın bulunduğu yer lokalize edilebilmektedir. Empedans eğrisi testlerine hakim olan bir kullanıcı, sağlam karta ihtiyaç duymadan kolaylıkla bir çok elektronik sistem veya kartın arızasını %95 seviyesinde giderebilmektedir. Firmamız tarafından geliştirilen üç model EFLVITester cihazlarımız her türlü elektronik kart tamirini başarılı şekilde yapabilmektedir.Bu cihazların kullanıcıları teknisyen ve tekniker seviyesindeki teknik personellerdir. Mühendislik bilgisi gerektirmemektedir.

Besleme toprak arasındaki kısa devreler vektörel test cihazları ile kolayca bulunabilmektedir. 

Çok büyük sistemlerde, şebekeden yüksek akım çeken hatlar veya besleme-toprak arasında kısa devre olan hatlar sistemin cephesinden çekilen termik resimlerle kolayca izlenebilmektedir.

BGA ve PGA yapıdaki gelişmiş entegreler boundary scan test metodu ile test edilebilmektedir. Bu malzemelerin lehimlerinin kontrolü ve fonksiyonel ICT testini mümkün kılan bu test metodu oldukça yeni ve güvenilir neticeler vermektedir.

Programlı malzemelerin testleri, devre dışı test metotlarıyla programmer (proglamlayıcı) cihazlarıyla yapılmaktadır. Sağlam program bilgisi test edilen ile kıyaslanmakta (verify) bir bitlik data bozulması kolaylıkla  görülmektedir. 
En popüler gelişmeler AOI (Automated Optical Inspection) test sistemleri ve X-Ray inspection sistemlerinde görülmektedir.  
Üretim sonrası PCB testi yapan sistemler, her çeşit kablo test metotları, arızalı malzemeyi bulduktan sonraki sökme takma sistemleri eğitim programlarımızda detaylı şekilde anlatılmaktadır.

Elektronik sistem-kartlarda arıza bulmaya yönelik sistem ve metotlar gelişen teknoloji ile doğru orantılı olarak artmaktadır. Ülkemizde bu metotları kullanan teknik personel sayısı hızla artmaktadır. Bu test tekniklerini kullanan cihazlar bir çok sistemin arızalarının bulunmasında büyük kolaylıklar sağlayacak ve ülke ekonomimize oldukça büyük katkılar sağlayacaktır.

 Yazar:
Önder ŞİŞER
(M.Sc.E.E.E.-Elk.Elektronik Yüksek Mühendisi) 
Not: Bu yazıların hakkı sayın Önder Şişer ’e aittir. İzinsiz herhangi bir nedenle kullanılamaz.
 
 
Makale2_Elektronik_Ariza_Bulma_Teknikleri
Makale1_Elektronik_Kart_Tamiri