为什么一个 40 年的单芯片处理器会失败?

电器工程 组件故障
2022-01-07 16:48:17

我在寒冷潮湿的车库的架子上放置了一台Fluke 8050A台式万用表,已经有 30 年了。它是 1981 年的新设备,最后一次通电是在 1980 年代,但显示器已经死了。我遇到了这些关于显示器维修的精美说明,并认为我会尝试。我很高兴地发现原来的 Fluke 手册包括原理图、布局和校准过程。

我更换了 40 岁的 NiCad 并连接了显示器的一位数字。到此时,数字万用表在过去 30 年中已经启动了大约两分钟。我的一个数字似乎很明智,所以我将其余的连接起来并打开它。有效!所有的按钮都能正常工作,并且显示在所有模式下看起来都很可信,所以我给了它一些直流输入,并将它与一个 6 个月大的 DVM 进行了比较。

新旧读数

伟大的!自上次校准以来漂移了 40 年!

不幸的是,一切都从那里走下坡路。Fluke 数字万用表有一个用于驱动显示器的Mostek MK3870/20单芯片处理器。它有 2kBytes 的掩码编程 ROM 和 64 字节的 RAM。它采用 40 针塑料 DIP 封装。

在 30 年总共大约 5 分钟的开机时间后,处理器开始出现异常。首先它正确显示电压,但混淆了小数点。然后它会在几分之一秒内显示正确的电压,然后显示所有零。然后在按下 Fluke 按钮时显示随机输出。然后它根本无法写入显示。最后,它的 4Mhz 内置振荡器停止振荡。它已经死了。所有这一切都发生在另外 10 分钟内。测量一切,我​​非常有信心是处理器芯片本身失败了。

一个悲惨的故事,但至少旧 DMM 必须在死前测量最后一个电压。

40年前的塑料芯片会出现这种故障吗?实际的故障模式可能是什么?进水?有什么办法可以避免吗?


那些希望以基于意见的方式结束此问题的人请注意,我不是在问为什么我的 DMM 坏了。我在问一个 40 年历史、长期未使用的塑料芯片存在哪些故障模式,以及哪些缓解措施可能会有所帮助。

谢谢!

1个回答

这是一个非常有趣的话题并且正在积极研究,例如 DOI:10.1088/0268-1242/11/2/002 ( https://www.researchgate.net/publication/230944335_Corrosion-induced_degradation_of_microelectronic_devices )。它对下一代植入物也起着重要作用 DOI:10.1088/1741-2560/10/3/031002 ( https://discovery.ucl.ac.uk/id/eprint/1395063/ ) 众所周知供电与无供电(即有或无偏差)非常相关 DOI:10.3390/electronics9111884 ( https://www.mdpi.com/2079-9292/9/11/1884/htm)。这可以通过例如被浇水的电子设备观察到,例如 whoops-it-fell-to-the-toilet-phones。如果设法让它们快速断电,即取出电池,它们通常可以小心地干燥并完全恢复。然而,这不仅限于暴露在潮湿环境中的电子设备。腐蚀性介质(例如气体)、温度、辐射等可以以相同的方式起作用。

长话短说:几乎所有过程都具有平衡和/或需要一定的活化能。如果参数突然改变(例如当前电场),这些过程会被激活并大大加速。在您的情况下,假设它是湿气或腐蚀性介质,仔细冲洗(可选),使用吸气剂干燥,并且温度可能会明显升高(不要太多 - 因为温度也会导致降解)可能会有所帮助。