一般来说,集成电路在研制、生产和使用过程中失效不可避免,随着人们对产品质量和可靠性要求的不断提高,失效分析工作也显得越来越重要,通过芯片失效分析,可以帮助集成电路设计人员找到设计上的缺陷、工艺参数的不匹配或设计与操作中的不当等问题。如何准确判断电路中电源IC芯片的质量,是维修电视、音频、视频设备的重要工作内容,如果判断不准确,不仅花费大量精力,关键是集成电路故障仍然存在,因此正确判断集成电路,是每个维修人员的必修课。
一、查板方法:
1.观察方法:是否烧糊、烧断、起泡、板面断线、插口锈蚀。
2.表测法:+5V,GND电阻是否过小(低于50欧姆)。
3.通电检查:对于明确断板,可稍微调整0.5-1V的电压,启动后用手搓板上的IC,使有问题的芯片发热,从而感知。
4.逻辑笔检查:对重点疑似IC输入、输出、控制极各端检查信号是否有强弱。
5.识别主要工作区:大多数板分工明确,如:控制区(CPU)、时钟区(晶体振动)(频率)、背景图片区、动作区(角色、飞机)、声音产生合成区等。这对计算机板的深入维护非常重要。
二、排错方法:
1.将怀疑芯片,根据手册指示,首先检查输入,输出端是否有信号(波形),然后检查IC控制信号(时钟)等,如果IC坏可能*很大,无控制信号,追踪其前极,直到找到损坏的IC。
2.暂时不要从极端取下相同的型号。或者将相同程序内容的IC背在上面,开机观察是否好转,以确认IC是否损坏。
3.通过切线和跳线找到短路线:发现部分信线和地线,+5V或其他IC不应连接脚短路,可切断线路测量,判断是IC问题还是板线问题,或从其他IC借用信号焊接到波形错误IC看现象图片是否更好,判断IC的质量。
4.对照法:找一个内容相同的好电脑板,测量相应IC的引脚波型及其数量,确认IC是否损坏。
5.用微机万用编程器(ALL-03/07)(EXPRO-80/100等)中的ICTEST软件测试IC。
三、芯片拆卸方法:
1.剪脚法:不伤板,不能再利用。
2.拖锡法:将锡焊接在IC脚两侧,用高温烙铁来回拖动,同时启动IC(易伤板,但可保存测试IC)。
3.烧烤方法:在酒精灯、煤气灶、电炉上烧烤,等板上锡溶化后再启动IC(不易掌握)。
4.锡锅法:在电炉上做一个特殊的锡锅。锡溶解后,将板上要卸下的IC浸入锡锅中,即可启动IC而不伤板,但设备不易制造。
5.电热风枪:用专用电热风枪卸片,吹要卸的IC引脚部分可以启动化锡后的IC(注意吹板时摇动风枪,否则电脑板会起泡,但风枪成本较高)
IC集成电路在研制、生产和使用过程中失效不可避免,失效分析主要步骤和内容如下:
IC开封:去除IC封胶,同时保持芯片功能的完整无损,保持 die,bond pads,bond wires乃至lead-frame不受损伤,为下一步芯片失效分析实验做准备。
SEM 扫描电镜/EDX成分分析:包括材料结构分析/缺陷观察、元素组成常规微区分析、精确测量元器件尺寸等等。
探针测试:以微探针快捷方便地获取IC内部电信号。镭射切割:以微激光束切断线路或芯片上层特定区域。
EMMI侦测:EMMI微光显微镜是一种效率极高的失效分错析工具,提供高灵敏度非破坏性的故障定位方式,可侦测和定位非常微弱的发光(可见光及近红外光),由此捕捉各种元件缺陷或异常所产生的漏电流可见光。
OBIRCH应用(镭射光束诱发阻抗值变化测试):OBIRCH常用于芯片内部高阻抗及低阻抗分析,线路漏电路径分析。利用OBIRCH方法,可以有效地对电路中缺陷定位,如线条中的空洞、通孔下的空洞。通孔底部高阻区等,也能有效的检测短路或漏电是发光显微技术的有力补充。
LG液晶热点侦测:利用液晶感测到IC漏电处分子排列重组,在显微镜下呈现出不同于其它区域的斑状影像,找寻在实际分析中困扰设计人员的漏电区域(超过10mA之故障点)。
定点/非定点芯片研磨:移除植于液晶驱动芯片 Pad上的金凸块, 保持Pad完好无损,以利后续分析或rebonding。
X-Ray 无损侦测:检测IC封装中的各种缺陷如层剥离、爆裂、空洞以及打线的完整性,PCB制程中可能存在的缺陷如对齐不良或桥接,开路、短路或不正常连接的缺陷,封装中的锡球完整性。
SAM (SAT)超声波探伤可对IC封装内部结构进行非破坏性检测, 有效检出因水气或热能所造成的各种破坏如:1、晶元面脱层2、锡球、晶元或填胶中的裂缝3、封装材料内部的气孔4、各种孔洞如晶元接合面、锡球、填胶等处的孔洞。
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