講講NTC溫度感測器的故事

下班前老闆談話，要專註心力該做的功課要交賬了，所以本周開始閉關寫作業交完才來吐泡泡，寫文章啊需要耗費心力和時間，有時候總是挺難的。本文寫的故事，是發生在我身邊的事，也折射了一些問題。我在努力處理的更好，也配合公司內外展開調查和分析，找到原因，堵住風險。

故事是這樣的，一個緊急的案子，客戶單位緊急處理，兄弟單位支持響應，基本鎖定了問題點。然後移交給我們，各方面的壓力要求我們調查清楚。首先交代以下背景：

1）電池系統：總成級，Tier1供應商，就是我所在的地方

2）模組、BMU、CMU等：二級部件，這個有各種形式，總之屬於Tier2，這個也算是我們自己來做的

3）連接線纜：這是模組內進一步拆分的東西，從系統來看已經是Tier3來做的事了

4）NTC：溫度感測器，基本屬於底層的器件級別，Tier4了

備註：甚至還有NTC材料封裝好了交給別人，這裡面還可以細分Tier5

由於這麼個鏈條，整個系統的問題定位和分解就非常重要。我們把整個Loop分解下來看，查問題的部分有：

1）NTC溫度感測器

2）傳輸線路和接插件

3）CMU的電路部分

4）CMU軟體+傳輸=》BMU的部分

客戶這裡，從軟體出發定位問題，定位到模組，然後通過模組分離，把兩部分定位，確定是模組內的問題。移交給我^_^，我這裡自己拿著萬用表，和下面兩位負責線纜和CMU的小兄弟一起去調查，分別記錄3個批次的數據。這個NTC不隨溫度的阻值變化了，我們在協同SQE把供應商叫來的時候，這個測量值出現了間歇性跳變。由於拆卸方便，在交接故障件的過程中，對此進行了部分拆解，交出去的是這個：

1）NTC溫度感測器

2）傳輸線路和接插件

接到故障件的，是Tier3的質保經理。由於這個部件的間歇性變化的，質保的安排是一天測量3次，然後連續測了5天。因為每個周有問題清單，老闆和客戶都要過問，周中電話過去在查，然後一周結束電話過去，告訴我們這個部件是好的，測出來沒問題。這裡需要總結幾點：

1）一定要把信息傳遞過去，到了供應商那裡，只有一個測量點，按照通常的做法來測量的，無法做到持續測量（每天三次測量）

2）一定要整個系統的信息簡略介紹，把之前已經做的問題定位過程解釋清楚，測量數據時間記錄清楚，否則你知道的，供應商都認為這個東西是好的，沒問題

這裡就談到兩部分問題分離了，因為Tier3不是做NTC的，它是用這個東西組裝起來過了一道迴流焊接，之前的處理方法兩種：

A）定溫度測阻值

B）打X光看裡面的情況

NTC的失效模式包括：

開路/損壞：這種失效模式是最為常見的，這一般是由於NTC內部電阻元件和引線材料之間的機械分離，由於各種操作處理損壞，器件過熱，熱失衡等引起。

• 當瞬間巨大的能量加到熱敏電阻上的時候，NTC就像普通的細膜電阻一樣不能承受，然後損壞，這個時候它表現出來的狀態是高阻抗或直接開路。
• 這段時間發現，這個NTC不管是兩種不同的形式（水滴環氧封或者是表貼FPC再加上膠），這個部件是很嬌嫩的，本體NTC能夠承受的應力非常有限，不同的焊接和連接形式都可能存在潛在的問題

短路：短路是NTC中最少發生的故障模式，需要注意熱敏電阻在短路模式下比正常的固定值電阻更有可能發生故障。NTC在低溫下阻抗比較大，與PTC相比過功率損壞比較少。一般當電路的環路電流高於Imax，或者功率等級長時間高於Pmax時，會使熱敏電阻的溫度高於Tmax。 設計過程中需要考慮真正在發生一些意外的事件中，熱敏電阻特性在高溫下電阻降低的持續劣化效應，這個問題往往是個寄生的問題，是限流電阻本身除了異常，導致NTC出現短路。

阻抗漂移：NTC熱敏電阻是對熱敏感度高的半導體元件，如果迴流焊接和返修過程中超過一定溫度和時間，則熱敏電阻可能容易損壞，導致阻抗偏移，電阻可以增減。

怎麼辦呢，由於整個部件的應力分析，在間隙性發生的時候，由於把CMU去掉，在無電流情況也表現出來問題，所以往環境應力上面去分析，從熱應力和水上考慮(一開始考慮這個Coating之後，以為是安全的)

經過幾個冷熱衝擊之後，這個NTC開始完全表現出狀況了，阻值在常溫下飄了。Tier3這邊炸了，問題定位到這個部件上了。然後心急火燎的把部件丟給Tier4去分析，然後出現了經典的一幕。這個料去了日本旅遊一回，又回到了上海，繼續做了一個周的復現實驗，最後我收到一封郵件，說這個部件沒有問題。接下來組織三方會議，我第一次給供應商的供應商給吼，按照NTC的溫度阻值實驗，他們家的產品沒問題。所以問題的核心在這裡：

1）需要把整個問題交代清楚，把實驗結果記錄交給分析方

2）我兩次給質疑，是不是真的有環境溫度的變化

一輪溫度循環下來，這個問題又復現了，問題還是在分析中。具體的失效機理在沒有幾方確認下，我也不好亂說。但是我是覺得，我還是要推薦每一位做汽車電子的工程師，仔細讀一讀Larry 老先生寫的《THE GMW3172 USERS GUIDE ELECTRICAL COMPONENT TESTING》，我們設計工程師需要有驗證工程師的思路來解決問題，從電路最基礎的失效模式的思考，給每個部件分離出潛在的問題以及失效模式。

• 是我們設計的產品，正向來做
• 不是我們做的產品，接受的東西，拿著失效機理的清單來核對找薄弱點

年歲日漲，我們以後是靠所經歷的失效案例，以及背後解決問題之後的記錄經驗來迎接不同的汽車電子問題的。

一冊筆記在手，天下我有，哪裡不能混口飯吃。