杜昱鏗

1 芯片級維修的具體要求

1.1 提高工作人員的業(yè)務(wù)素質(zhì)

作為維修工程師必須掌握模擬和數(shù)字電路的基礎(chǔ)知識以及電工基礎(chǔ)知識，了解電路原理，應(yīng)用場合和基本用電常識，能夠?qū)Φ湫碗娐返墓ぷ鬟^程進(jìn)行分析。現(xiàn)代大型醫(yī)療設(shè)備離不開計算機(jī)組件，這就要求工程技術(shù)人員要熟悉計算機(jī)系統(tǒng)的組成及結(jié)構(gòu)，了解計算機(jī)系統(tǒng)中硬件部分和軟件部分的關(guān)系，具備一定的計算機(jī)操作技能和相關(guān)知識；了解常用專業(yè)用語，能讀懂各種手冊，并學(xué)會基本的檢索技能。

芯片級維修要求維修人員具備良好的動手操作能力，手指靈活，動作干凈利索，不拖泥帶水，能夠按照預(yù)定的設(shè)計方案有計劃，有步驟地進(jìn)行現(xiàn)場操作。醫(yī)療設(shè)備如CT和DSA中既有精細(xì)的數(shù)據(jù)處理模塊、又有高壓部分，因此對這種醫(yī)療設(shè)備進(jìn)行檢測時候一定要有良好的安全意識，養(yǎng)成良好的檢修習(xí)慣。不僅要確保自己的人身安全，而且要確保檢修設(shè)備、檢修工具的安全，避免安全意識淡漠而造成人身損傷和設(shè)備損壞。作為維修人員一定要養(yǎng)成良好習(xí)慣，例如在用電時要保證插座與用電設(shè)備穩(wěn)固插接，不帶電進(jìn)行零部件的插拔或更換；使用電烙鐵時要注意遠(yuǎn)離易燃易爆物品，用完后要及時斷電并將電烙鐵放置在絕對穩(wěn)妥的地方。

1.2 維修設(shè)備要求

常用的檢修工具是必備的：萬用表、熱風(fēng)焊臺、異性螺絲刀、撬棒、放大鏡、鑷子。萬用表主要用于電流、電壓、電阻的檢測，判斷電路板上元器件好壞以及接口是否正常；示波器則主要是對芯片輸入、輸出信號的測量，以了解工作狀態(tài)。對于更高級別的芯片級維修，使用萬用表、普通示波器、器件離線測試的方法已不能勝任，因此需要更新型的維修裝備來適應(yīng)更高的要求。（如IC在線測試儀、短路追蹤儀、寫入器、記憶示波器、邏輯分析儀、精密焊機(jī)等）。

1.3 維修環(huán)境要求

相對于“粗放式”的維修，芯片級維修對環(huán)境有著更高的要求。首先要確保檢修環(huán)境的安全、整潔。在安全用電方面最好使用1∶1隔離變壓器。其次由于大規(guī)模集成電路的內(nèi)絕緣層薄、連線間距少、擊穿電壓低，使得防靜電能力非常弱。因此檢修環(huán)境要求防靜電措施很高。一般防靜電裝備有：防靜電工作臺、防靜電元件盒、人體防靜電手套、防靜電工作帽、防靜電工作服、防靜電腕帶。

2 進(jìn)行芯片級維修的方法

研究醫(yī)療設(shè)備的芯片級維修的實質(zhì)是研究透過故障現(xiàn)象追蹤鎖定有問題的芯片。工程師排除故障的難易程度取決于兩個方面：一是故障本身的復(fù)雜程度，二是機(jī)器機(jī)構(gòu)、原理的熟悉程度。兩個層面的不同決定了不同情況下對故障追蹤鎖定的方式方法有所不同，必須區(qū)別對待。

2.1 簡單故障的維修方法

對于結(jié)構(gòu)簡單或原理熟悉的板卡，一般可采用逐級排查的方法。進(jìn)行芯片級維修, 首先要盡可能地利用醫(yī)療設(shè)備本身提供的診斷軟件、原理框圖、信號流程圖、及故障狀態(tài)指示燈去確定和縮小故障范圍。通過確定有故障的板卡，然后再通過各種方法分析確定板上的故障區(qū)域，從而解決問題。

確認(rèn)故障板卡后，再分析板卡每一區(qū)域的作用，通過故障現(xiàn)象深入板卡的細(xì)部查找故障元件。一般每塊板卡都有幾片明顯的（如cpu），而每一片核心芯片的外圍總有一些外圍電路。板卡故障首先應(yīng)懷疑芯片周圍的分立元件是否短路、開路等。板卡上還有些觸發(fā)器、寄存器及選擇器類 IC器件的在線狀態(tài)常常和線路中的其它 IC器件的狀態(tài)關(guān)聯(lián)密切, 應(yīng)首先檢測其外圍相接芯片和電路, 當(dāng)確認(rèn)外圍電路沒有問題后, 再進(jìn)行核心芯片的檢查。

如電源模塊的故障通常表現(xiàn)為子系統(tǒng)電源保險燒斷或供電電流大大超值。一般電路板的電源端直流電阻為百余至數(shù)百歐姆, 若其值明顯偏低, 說明板上有短路性損壞的芯片或器件,如果只有幾個歐姆或接近于零, 說明板上有芯片或器件擊穿。短路故障有時目測就能發(fā)現(xiàn)擊穿變黑的故障器件。若不燒斷保險, 通電5～10 min，故障芯片溫度多呈過熱表現(xiàn), 明顯高于正常芯片。

維修實例腹腔鏡索尼監(jiān)視器開機(jī)后無光柵無圖像，待機(jī)指示燈亮。對于CRT顯示器，維修人員一般都很熟悉，作為此類故障可根據(jù)掌握的知識逐級排查。從監(jiān)視器原理上分析，該故障應(yīng)重點檢查電源保護(hù)及控制電路。檢修時，打開機(jī)蓋，用萬用表在開機(jī)瞬間測T650二次側(cè)回路±22 V、+135 V、+13.5 V、+6.5 V直流電壓由正常值迅速下降，說明微處理器能夠根據(jù)用戶指令進(jìn)入編程操作，開關(guān)電源也能響應(yīng)微處理器的操作控制進(jìn)入寬脈沖振蕩狀態(tài)。故障是由于電源在進(jìn)入工作后，保護(hù)電路起控或電源ON/OFF電路工作異常，立即返回待機(jī)狀態(tài)。斷開復(fù)合保護(hù)電路中的R055，故障不變。測可控穩(wěn)壓器IC2603(2)腳、IC2601(2)腳、IC460l(2)腳輸出電壓始終為0 V，測其控制端(4)腳，發(fā)現(xiàn)電壓只有1.1 V，正常應(yīng)為4.9 V。再測IC003(11)腳電壓為5.0 V，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)電阻R059內(nèi)部斷路，更換R059后機(jī)器故障排除。

2.2 復(fù)雜故障的維修方法

大型醫(yī)療設(shè)備特別是進(jìn)口設(shè)備，提供的技術(shù)圖紙資料很不詳細(xì),技術(shù)人員對其詳細(xì)原理、電路不熟悉，以至于遇到突發(fā)故障時，常常不知從何下手，這是電路板檢修中常遇到棘手問題。此時要用更先進(jìn)的檢修儀器(如在線測試儀等）。

作為目前較為先進(jìn)的一類測試儀器，存儲了大量芯片的電路特征，這為芯片級維修提供了諸多方便,可對多達(dá)2萬余種IC芯片提供在線功能測試。一般情況下,可方便的查出電路板上功能損壞的IC器件,或?qū)﹄娐钒迳系男酒M(jìn)行排除性測試,縮小故障范圍,以致確定故障芯片。對于功能測試器件庫內(nèi)暫不包含的IC器件,應(yīng)用在線測試儀的交互式智能VI曲線測試功能,大多也能確定故障IC芯片。

一般電路板的接口部分最易受到電網(wǎng)有害脈沖、雷電、工業(yè)火花脈沖干擾的沖擊而損壞,應(yīng)用在線測試儀可方便的測試接口電路芯片,確定故障接口芯片。如果確認(rèn)接口電路沒有問題,那么,就可從接口電路注入相應(yīng)的邏輯信號,追蹤查找故障元器件所在。在CT電路板故障測試中,除首先應(yīng)檢查接口電路外,其次應(yīng)該認(rèn)真檢查緩沖器和緩沖器與接口電路之間的門電路及相接的鎖存器電路,這也是常發(fā)生故障部位, 應(yīng)予以優(yōu)先測試。

例如在維修西門子磁共振儀時，初步判斷為梯度補償板問題，但梯度補償板上布滿密密麻麻的貼片元件，既無圖紙又對原理細(xì)節(jié)不清楚，用萬用表等常規(guī)辦法一時無法下手。后仔細(xì)觀察梯度補償板，發(fā)現(xiàn)它由3個通道組成，每部分具有相同的結(jié)構(gòu)，通過運用在線測試儀的vi測試，直接比較相同部位的節(jié)點曲線，當(dāng)某一個與另外兩個存在明顯差異時，即可推斷出故障區(qū)域。通過此方法，在對板卡不甚了解到情況下，快速、有效的找出了故障芯片并更換解決了問題。

2.3 軟故障的維修方法

此類故障多是由于器件性能變差、溫度特性不好、器件插腳接觸不良所致。對于懷疑性能變差的器件,應(yīng)用記憶示波器,對其邏輯波形的變化進(jìn)行細(xì)致的觀察和比較,波形是否產(chǎn)生毛刺或抖動等, 多數(shù)情況下能發(fā)現(xiàn)故障器件。對于懷疑溫度特性不好的芯片, 用絕緣物質(zhì)將其與周圍芯片隔離,用微型電吹風(fēng)分別吹以冷風(fēng)和熱風(fēng),觀察電路狀態(tài)變化,亦能發(fā)現(xiàn)故障芯片。

隨機(jī)性故障一般由隨機(jī)性原因引起,且這類故障除抗干擾能力差外,多由接觸不良引起,但大多數(shù)情況下找不到具體故障點或故障芯片,應(yīng)根據(jù)信號流程、邏輯圖具體分析處理。故障電路板上的接觸不良故障,多由于處理器、寄存器等多插腳的IC芯片插腳接觸不良造成,尤其是方型插接芯片，應(yīng)取下后用橡皮擦拭芯片插腳,使之光亮清潔,用小毛刷認(rèn)真清潔插座,重裝后多能奏效。

維修實例:訓(xùn)練球管10 min后,即對患者進(jìn)行CT掃描,但只掃描了兩層,計算機(jī)提示:Hcu[高壓控制單元] #30;META-mcu communication failure[通訊失敗],再按ENTER鍵,繼續(xù)提示:Mcu#3768 META timeout on start of bed in/outmotion及#4786、5786error。

檢查及分析:由于以前曾出現(xiàn)過類似的故障,常為Mcu板上電纜線接觸不良,或附屬電源的某一保險損壞。正常Mcu工作程序為:電腦設(shè)置 Hcu Cpu 及Mcu板工作各部件工作感應(yīng),進(jìn)入掃描狀態(tài)。由于提示Mcu故障,鍵入Mon,檢測Mcu系統(tǒng),用手動盒移動A. plane及P. plane,監(jiān)視器均無反應(yīng),掃描架旋轉(zhuǎn)也無法進(jìn)行,查看電路圖發(fā)現(xiàn)A. plane、P. plane及SWIVEL TILT的感應(yīng)信號均來自同一放大芯片:其中芯片4腳為+15 V電源,芯片11腳為-15 V電源,懷疑芯片有故障,我們目前也無LF347芯片,再查看電源是否進(jìn)入LF347芯片內(nèi),用萬用表測量芯片4腳及11腳電壓,發(fā)現(xiàn)芯片11腳有-15 V電壓而芯片4腳無+15 V電壓,再測量芯片4腳前端發(fā)現(xiàn)有+15 V電壓。重新拔下芯片用清潔劑洗底座,再把芯片各腳重新擦一遍插上，開機(jī)后機(jī)器恢復(fù)正常。

3 結(jié)論

在芯片級維修中,所用到的芯片及器件,注意不要降低其等級。上機(jī)前最好能對新器件進(jìn)行老化處理和循環(huán)功能測試,確保修復(fù)電路板的質(zhì)量和性能。

大型醫(yī)療設(shè)備技術(shù)先進(jìn)，工業(yè)設(shè)計及工藝水準(zhǔn)都很高。其自身往往帶有豐富的保護(hù)手段及自檢程序，這為醫(yī)院工程師解決設(shè)備故障進(jìn)行板卡級維修提供了方便。本院自跨入新世紀(jì)以來，通過采購新裝備，積極培訓(xùn)維修人員，醫(yī)療設(shè)備芯片級維修領(lǐng)域成果顯著。先后被成功修復(fù)板卡有DR高壓控制板、CT disk板、B超電源板、生化分析處理板等。與廠家直接更換模塊相比，板卡級維修只有其價格的10%～40%，幾年下來為醫(yī)院節(jié)約資金數(shù)百萬元，效益明顯。

事實證明，對醫(yī)療設(shè)備的故障板卡進(jìn)行芯片級維修是完全可行的，既鍛煉提升了維修隊伍，又為醫(yī)院節(jié)約了大筆資金。隨著越來越多的高精設(shè)備的裝備使用，傳統(tǒng)粗放式的維修將不再適應(yīng)新的形勢，在可以預(yù)見的將來，芯片級維修將是醫(yī)院設(shè)備科進(jìn)行維修工作的可行且必由之路。

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