Innenleben eines Fahrertürmoduls "7G9T-14B533-CD"

In diesem Artikel beschreibe ich, wie ich ein „Teardown“ eines Fahrertürmoduls durchgeführt habe. Ziel war es einen Schaltplan des Moduls zu erhalten um mehr über seine Funktion herauszufinden. Vor allem aber auch um die Unterschiede in den Varianten zu ergründen und ggf. Möglichkeiten für Software-Debugging oder elektrische Fehleranalysen zu finden. Hierzu ist es u.a. notwendig sämtliche Komponenten von der Platine zu entfernen um deren Werte zu bestimmen. Aber auch um den Leiterbahnverlauf in einen Stromlaufplan umzuwandeln müssen alle Komponenten runtern, da sie sonst die Sicht versperren.

Ausgangsbasis war dieses Fahrertürmodul vom Typ 7G9T-14B533-CD:

Die darin enthaltene, bestückte Platine sieht so aus:

Damit man später noch weiss welches Bauteil wo sitzt muss man diesen im eingebauten Zustand Bezeichnungen oder wenigstens Nummern geben. Ich habe mich gleich für schaltplangerechte Bezeichner entschieden und auf Basis der Platinenfotos folgende Stückliste erstellt:

Da auf der Unterseite der Platine etliche Testpunkte platziert sind, habe ich diese gleich mit katalogisiert. Wer weiß wozu man das später nochmal brauchen kann.

Diese habe ich, da fast alles in SMD-Technik aufgebaut ist, mit einer SMD-Heißluftstation entfernt. Jedes Bauteil nacheinander warm gemacht und mit der Pinzette abgehoben und anschließend in einer Silikonunterlage mit nummerierten SMD-Fächern abgelegt. Die Drahtstifte der Buchsen sind nur gesteckt und lassen sich, wenn die Stifte ebenfalls ein wenig erwärmt wurden, problemlos und ohne viel Kraft mit einer Spitzzange herausziehen. Am problematischsten waren die großen Elkos, da diese auf kleinen Plastiksockeln sitzen. Damit diese beim heiß machen nicht schmelzen, empfiehlt es sich zuvor Kapton-Tape um die Sockel zu wickeln.

Hier das Ergebnis nach dem kompletten Ripoff aller Bauteile von Vorder- und Rückseite:

Um die Platine mit dem Flachbettscanner ordentlich erfassen zu können habe ich nun erstmal den verbleibenden Lötzinn auf den Pads mit Hilfe von Entlötlitze entfernt. Anschließend noch mittels Alkohol-Pads gereinigt sieht das Ergebnis dann so aus:

Leider bietet der grüne Lötstopplack wenig Kontrast zwischen Leiterbahn und Epoxydträger. Mit etwas mehr Aufwand in der Nachbearbeitung des Scans würde das aber schon genügen und man könnte die Platine später sogar wieder bestücken und vollständig in Betrieb nehmen! Ich entschloß mich jedoch zugunsten eines optimaleren Ergebnisses dazu den Lötstopplack zu entfernen. Hierbei hilft leider nur schleifen, da der Lack äußerst widerstandsfähig gegen Chemikalien und Hitze ist, bzw. diese die Leiterbahnen ebenfalls angreifen würden. Mit 1200 und 800er Schmiergelpapier habe ich alles bis auf die Kupferschicht runtergeschliffen:

Nun war die Platine, nach einer gründlichen Reinigung mit Alkohol-Pads, für den Scan bereit. Mit Hilfe von Photoshop (oder einem anderen Bildbearbeitungsprogramm wie z.B. PixBuilder-Studio oder Gimp) konnte ich folgende Leiterbahnen-Abbildung daraus gewinnen:

Bevor ich nun damit ins Elektronik-CAD einsteige wollte ich zunächst die Bauteile bestimmen. Neben den Typen und Werten sind für mich vor allem die Gehäuseformen interessant. Hiernach wähle ich dann später die Bauteile im PCB-Editor aus um diese auf die Position der Platine zu platzieren. Damit weiss das CAD dann später auch um welche Bauteile es sich handelt und kann diese in einem Schaltplan korrekt darstellen.

Begonnen habe ich mit den großen Bauteilen, wie Relais, Elkos, Transistoren, Dioden und ICs. Anschließend ging es weiter mit Widerständen und Kondensatoren. Letztere musste ich in der Tat ausmessen, da SMD-Kondensatoren keine aufgedruckten Bezeichner haben. Mit SMD-Beschriftungen ist es eh so eine Sache. Diese sind aufgrund des geringen Platzes ohnehin nur mit einer starken Lupe (mind. 5fach) oder besser einem Mikroskop (mind. 30fach) zu erkennen. Dann muss man aus der Kodierung und der Gehäuseart noch die Handelsbezeichnung des Bauteils ermitteln.

Hier mal ein paar Beispiele wie sowas aussieht:

Das Bauteil mit der Beschriftung „26“ findet man in einschlägigen SMD-Marking-Verzeichnissen wie http://www.s-manuals.com/smd. Dort sucht man nach „26“ und findet eine Auswahl div. Bauteile. Das reicht von Dioden bis hin zu ICs. Den richtigen Typ findet man nur, wenn das Gehäuse passt. Als erstes kann man alle Bauteile die nicht drei „Beinchen“ haben ausschließen. Aber selbst dann bleiben noch genügend Möglichkeiten übrig. Um die Gehäuseform („Package“) zu bestimmen benötigt man eine Übersicht dieser Formen. Neben im Internet erhältlichen Schablonen wo man das Bauteil einfach drauflegt und schaut ob es passt, gibt es noch SMD-Linieale. Das kleine praktische Platinen in Linealform, mit denen man genau dasselbe machen kann. So erfährt man das es sich um ein „SOT-23“ Gehäuse handelt. Hiermit reduziert sich die Auswahl auf einen einzigen Typ, einem NPN-Digital-Transistor mit der Handelsbezeichnung „DTC144ECA“. Digital-Transistor besagt, das dieser besonders für reine Schaltaufgaben (an/aus) konzipiert ist.

In mühevoller Kleinarbeit entstand damit folgende Stückliste:

< PARTS>

• (A) ⇒ NEC 70F3233M2(A) - Mikrocontroller Chip (NEC wurde von Renesas gekauft. Dort gehört der Chip zur Produktfamilie „V850ES/Fx2“. Diese ist jedoch End-Of-Live) Datenblatt
• (B) ⇒ ST L9950XP - Door actuator driver (Datenblatt)
• (C) ⇒ Freescale MC33989DW - System Basis Chip with High Speed CAN Transceiver (Datenblatt)
• (D) ⇒ NXP TJA1020 - LIN transceiver (Datenblatt)
• (E) ⇒ ST M95080-W - 8-Kbit serial SPI bus EEPROM with high-speed clock (Datenblatt)
• (F) ⇒ ST D17NF03L - N-CHANNEL Power-Mosfet (30V - 0.038Ω- 17A) - (Datenblatt)
• (G) ⇒ BCP51 - Power PNP Transistor (Datenblatt)
• (H) ⇒ Omron G8ND-2 - Automotive Relais, 2x UM - (Datenblatt)

Der 70F32333M2 ist ein 32-Bit uC und wurde so ab ca. 2005 in Umlauf gebracht. Die hier eingesetzte Version „FF2“ im 80-poligen TQFP-Gehäuse besitzt 12 KB RAM, 256 KB ROM, 256 KB Flash Speicher und kann bis max. 20 MHz getaktet werden. Die CPU kennt 83 Befehle. Insgesamt also ein eher schlichter Vertreter seiner Gattung.

Neben 67 digitalen I/O-Leitungen besitzt er auch zwei UARTs, einen 10-Bit A/D Konverter (gemultiplexed an max. 12 Kanälen), Timer, Watchdog, und einen CAN-Controller mit 32 Bufferplätzen.

Die Steckkontakte werde einfach durch in die Platine eingesteckte Stifte erzeut. Diese sind nicht verlötet, lassen sich also auch problemlos wieder herausziehen und woanders einstecken.

Die Stifte haben folgende Maße: