一般來說,集成電路在研制、生產和使用過程中失效不可避免,隨著人們對產品質量和可靠性要求的不斷提高,失效分析工作也顯得越來越重要,通過芯片失效分析,可以幫助集成電路設計人員找到設計上的缺陷、工藝參數的不匹配或設計與操作中的不當等問題。如何準確判斷電路中電源IC芯片的質量,是維修電視、音頻、視頻設備的重要工作內容,如果判斷不準確,不僅花費大量精力,關鍵是集成電路故障仍然存在,因此正確判斷集成電路,是每個維修人員的必修課。
一、查板方法:
1.觀察方法:是否燒糊、燒斷、起泡、板面斷線、插口銹蝕。
2.表測法:+5V,GND電阻是否過?。ǖ陀?0歐姆)。
3.通電檢查:對于明確斷板,可稍微調整0.5-1V的電壓,啟動后用手搓板上的IC,使有問題的芯片發(fā)熱,從而感知。
4.邏輯筆檢查:對重點疑似IC輸入、輸出、控制極各端檢查信號是否有強弱。
5.識別主要工作區(qū):大多數板分工明確,如:控制區(qū)(CPU)、時鐘區(qū)(晶體振動)(頻率)、背景圖片區(qū)、動作區(qū)(角色、飛機)、聲音產生合成區(qū)等。這對計算機板的深入維護非常重要。
二、排錯方法:
1.將懷疑芯片,根據手冊指示,首先檢查輸入,輸出端是否有信號(波形),然后檢查IC控制信號(時鐘)等,如果IC壞可能*很大,無控制信號,追蹤其前極,直到找到損壞的IC。
2.暫時不要從極端取下相同的型號?;蛘邔⑾嗤绦騼热莸腎C背在上面,開機觀察是否好轉,以確認IC是否損壞。
3.通過切線和跳線找到短路線:發(fā)現部分信線和地線,+5V或其他IC不應連接腳短路,可切斷線路測量,判斷是IC問題還是板線問題,或從其他IC借用信號焊接到波形錯誤IC看現象圖片是否更好,判斷IC的質量。
4.對照法:找一個內容相同的好電腦板,測量相應IC的引腳波型及其數量,確認IC是否損壞。
5.用微機萬用編程器(ALL-03/07)(EXPRO-80/100等)中的ICTEST軟件測試IC。
三、芯片拆卸方法:
1.剪腳法:不傷板,不能再利用。
2.拖錫法:將錫焊接在IC腳兩側,用高溫烙鐵來回拖動,同時啟動IC(易傷板,但可保存測試IC)。
3.燒烤方法:在酒精燈、煤氣灶、電爐上燒烤,等板上錫溶化后再啟動IC(不易掌握)。
4.錫鍋法:在電爐上做一個特殊的錫鍋。錫溶解后,將板上要卸下的IC浸入錫鍋中,即可啟動IC而不傷板,但設備不易制造。
5.電熱風槍:用專用電熱風槍卸片,吹要卸的IC引腳部分可以啟動化錫后的IC(注意吹板時搖動風槍,否則電腦板會起泡,但風槍成本較高)
IC集成電路在研制、生產和使用過程中失效不可避免,失效分析主要步驟和內容如下:
IC開封:去除IC封膠,同時保持芯片功能的完整無損,保持 die,bond pads,bond wires乃至lead-frame不受損傷,為下一步芯片失效分析實驗做準備。
SEM 掃描電鏡/EDX成分分析:包括材料結構分析/缺陷觀察、元素組成常規(guī)微區(qū)分析、精確測量元器件尺寸等等。
探針測試:以微探針快捷方便地獲取IC內部電信號。鐳射切割:以微激光束切斷線路或芯片上層特定區(qū)域。
EMMI偵測:EMMI微光顯微鏡是一種效率極高的失效分錯析工具,提供高靈敏度非破壞性的故障定位方式,可偵測和定位非常微弱的發(fā)光(可見光及近紅外光),由此捕捉各種元件缺陷或異常所產生的漏電流可見光。
OBIRCH應用(鐳射光束誘發(fā)阻抗值變化測試):OBIRCH常用于芯片內部高阻抗及低阻抗分析,線路漏電路徑分析。利用OBIRCH方法,可以有效地對電路中缺陷定位,如線條中的空洞、通孔下的空洞。通孔底部高阻區(qū)等,也能有效的檢測短路或漏電是發(fā)光顯微技術的有力補充。
LG液晶熱點偵測:利用液晶感測到IC漏電處分子排列重組,在顯微鏡下呈現出不同于其它區(qū)域的斑狀影像,找尋在實際分析中困擾設計人員的漏電區(qū)域(超過10mA之故障點)。
定點/非定點芯片研磨:移除植于液晶驅動芯片 Pad上的金凸塊, 保持Pad完好無損,以利后續(xù)分析或rebonding。
X-Ray 無損偵測:檢測IC封裝中的各種缺陷如層剝離、爆裂、空洞以及打線的完整性,PCB制程中可能存在的缺陷如對齊不良或橋接,開路、短路或不正常連接的缺陷,封裝中的錫球完整性。
SAM (SAT)超聲波探傷可對IC封裝內部結構進行非破壞性檢測, 有效檢出因水氣或熱能所造成的各種破壞如:1、晶元面脫層2、錫球、晶元或填膠中的裂縫3、封裝材料內部的氣孔4、各種孔洞如晶元接合面、錫球、填膠等處的孔洞。
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