臨床工程維修工作中芯片級維修的步驟與前景展望

曾彩輝 丘秀生 馮定 牟強善 李敬忠

1 中山大學(xué)附屬第三醫(yī)院設(shè)備科 （廣東 中山 510630）

2 水城縣人民醫(yī)院設(shè)備科 （貴州 六盤水 553003）

3 日照市中心醫(yī)院醫(yī)學(xué)裝備部 （山東 日照 276800）

4 河南省電子信息產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗院 （河南 鄭州 450003）

內(nèi)容提要： 芯片級維修工作枯燥而又有高度的挑戰(zhàn)性。這項工作的意義在于把原本模塊級的維修，變成了芯片級的維修，極大降低了維修的成本。精密醫(yī)療設(shè)備幾萬、十幾萬元的維修費用，成本就可以降低為幾元、幾十元，還能通過維修案例的匯總分析，了解到故障頻發(fā)的原因、是否有設(shè)計的缺陷、元器件參數(shù)選用的不合適等情況，減少故障恢復(fù)的時間成本和資金成本。

芯片級維修工作其意義在于把原本模塊級的維修，變成芯片級的維修，精密醫(yī)療設(shè)備幾萬、十幾萬元的維修費用成本就可以降低為幾元、幾十元，極大降低了維修的成本。另外，通過維修案例的匯總分析，還可以了解到故障頻發(fā)的原因、是否有設(shè)計的缺陷、元器件參數(shù)選用的不合適等情況，從而減少故障恢復(fù)的時間成本和資金成本。

1.臨床工程維修工作中芯片級維修技術(shù)步驟

芯片級維修是維修技術(shù)中的最底層技術(shù)，不論設(shè)備怎樣升級換代，電路板如何與阻性元件、容性元件、感性元件和負阻性元件（電源）的集合，一但將其學(xué)成，就很難被市場淘汰[1-3]。芯片級維修是通用技術(shù)，不分設(shè)備和行業(yè)，以不變應(yīng)萬變，該技能的掌握可謂一勞永逸[4]。為了提高臨床工程師的維修技術(shù)，本文就芯片級維修需要注意的8個步驟進行簡單概述。

1.1 拍照與標(biāo)記

維修線路板，首先對線路板正反面拍照，然后把照片彩色打印出來，對照線路板上元器件的具體規(guī)格型號標(biāo)記在打印紙的對應(yīng)位置上，盡量采用修圖方式進行標(biāo)記[5]。采用手寫標(biāo)記不容易實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化識別。因為照片難以把元器件上的所有字符拍攝清楚，況且還有的元器件是立著的，有的相互遮擋。

1.2 元器件數(shù)據(jù)表獲取

將所有的稍微復(fù)雜的元器件的datasheet表打印出來，尤其是管腳的定義[6]。當(dāng)然基本的電子電容、電感就沒有必要了。

1.3 拆掉部分元器件

然后將線路板上的元器件部分需要拆掉。記下各自位置后保留好。拆掉這些元器件不是要扔掉，而是要在繪制好電路圖后要恢復(fù)到原來的位置。其中不影響繪制工作的元器件可以不用拆掉。

1.4 確定焊腳間相互關(guān)系

確定線路板上每個焊腳的相互關(guān)系很關(guān)鍵。多焊腳的相互關(guān)系有主次之分。主要芯片的各種電源正負極、信號輸入輸出端、系統(tǒng)信號的流向是主要的關(guān)注點[7]。不管這塊線路板的結(jié)構(gòu)是幾層，最底下一層到最上面一層總是有進有出的對應(yīng)關(guān)系，這種對應(yīng)關(guān)系總能找得到。確定焊腳間相互關(guān)系是芯片級維修的主要的工作量。常見的雙面線路板，每面有幾百個、幾千個焊腳，兩兩測試通斷，可以采用自制的50路或100路通斷測試儀進行快速測試。但是如果對主要元器件的原理和管腳定義熟悉的話，可以減輕很多的工作量。

1.5 繪制電路圖

根據(jù)焊腳之間的連通關(guān)系，結(jié)合線路板上元器件的管腳定義，繪制電路圖。與按照電路圖生產(chǎn)線路板的過程相反，依據(jù)線路板實物繪制出電路圖的過程被稱為反求。

1.6 制定驗收程序

根據(jù)繪制的電路圖分析工作原理和信號流程，制定用于驗收的程序。驗收程序就是假設(shè)在某個芯片的某個輸入信號端加注什么樣的信號源，對應(yīng)著后續(xù)電路的哪個輸出端會有什么樣的輸出變化，就能說明這部分電路是功能正常的，如分析出開關(guān)電源的啟動信號怎么觀測等[8]。

1.7 復(fù)原拆掉的元器件后進行驗收

將拆掉的元器件復(fù)原到原來的線路板上，按照第6步的驗收程序進行分段驗收。如驗收不過去，即說明這段電路有問題。依據(jù)繪制出來的電路圖，那就可以完美解決問題了。

1.8 匯總本線路板維修案例

將這塊線路板上發(fā)生過的故障進行網(wǎng)上搜索和案例匯總，按照同一個格式書寫，便于發(fā)現(xiàn)故障的規(guī)律，制做故障處理過程表格，以后更快速處理相同故障[9]。

上述8個過程依據(jù)線路板上元器件的多少、主芯片的性質(zhì)不同以及執(zhí)行者經(jīng)驗多少而需要的時間不同。簡單來說整個過程需要時間與線路板的復(fù)雜程度直接相關(guān)，也與從事這項工作的工程師的知識積累和工作效率有關(guān)，如一塊某血透機的開關(guān)電源，資深工程師用了超過30個工作日。

2.臨床工程維修工作中芯片級維修技術(shù)展望

臨床工程維修工作中芯片級維修技術(shù)這項工作的意義最大化在于供求信息的快速交流。手里有電路圖的工程師和需要維修的客戶之間要進行快速匹配。一邊是工程師手里有電路圖，卻沒人找上門來修，另一方面其他醫(yī)院壞了線路板，短時間不知道找誰去修。理論上一旦反求出某種機型的某塊電路板的電路圖，就意味著全部使用該型號機器的醫(yī)院用戶都能得到受益。此時的工時成本已經(jīng)全部形成，二次使用的全部成本極少。

臨床工程維修工作中芯片級維修技術(shù)這項工作的意義還在于把原本模塊級的維修，變成了芯片級的維修，極大降低了維修的成本。幾萬、十幾萬元的維修費用，成本就可以降低為幾元、幾十元。還能通過維修案例的匯總分析，可以了解到故障頻發(fā)的原因、是否有設(shè)計的缺陷、元器件參數(shù)選用的不合適等等情況[10]。

2.1 開關(guān)電源芯片級維修是一個很好的突破口

首先是因為電源故障在所有的故障當(dāng)中占比例最高，其次是因為開關(guān)電源工作原理相對類似，再者是開關(guān)電源輸入輸出信號較少，便于離開所在機器進行功能驗證，線路板的好壞能在維修工作臺上判斷清楚，可以加上對應(yīng)的模擬的負載測試[11]。

2.2 各類主板的芯片級維修很有難度

因為各類主板或者控制板需要了解每個具體的控制信號的邏輯關(guān)系，這就需要對于整機的所有控制信號全部明確[12]。現(xiàn)代的醫(yī)療儀器絕大多數(shù)都用到了高級計算機的總線結(jié)構(gòu)，板件間信號流程復(fù)雜，短時間內(nèi)很難理清頭緒，難度可想而知[13]。

2.3 加強橫向技術(shù)聯(lián)合是出路

由于醫(yī)療設(shè)備上的線路板種類繁多，這就需要更多的臨床工程師參與繪制電路圖這項工作，也需要更多的臨床工程師互相交流信息，避免重復(fù)勞動，讓供需雙方的信息快速匹配，把獨有的技術(shù)資源變成艱苦勞動的收益。

3.小結(jié)

芯片級維修工作枯燥而又有高度的挑戰(zhàn)性，但是很有意義。通過臨床工程師之間的橫向技術(shù)交流和需求信息匹配，能夠使得反求出來的線路圖以及制定出來的驗收程序具有極強的實用價值，將板級的昂貴維修費用降低為低廉的元器件級別的費用支出，具有廣闊的技術(shù)和市場前景。