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IC故障排除和故障分析
發(fā)布時(shí)間：2023-11-01 11:15:20 瀏覽：844次
IC 的故障分析需要快速、正確的響應(yīng)，因?yàn)楫?dāng)然，幫助客戶是我們的主要關(guān)注點(diǎn)。但我們是否應(yīng)該期望質(zhì)量保證 (QA) 部門在故障分析 (FA) 期間測(cè)試所有條件下的每個(gè)參數(shù)？一點(diǎn)都不。其中太多是猜測(cè)。這可能會(huì)讓一些人感到驚訝，但 QA 人員沒(méi)有水晶球，也不會(huì)讀心術(shù)。只有當(dāng)客戶提供有關(guān) IC 故障的準(zhǔn)確技術(shù)信息時(shí)，才能及時(shí)有效地進(jìn)行 IC 故障排除。
摘要：在對(duì)復(fù)雜設(shè)備進(jìn)行故障排除時(shí)，知識(shí)至關(guān)重要。我們希望并且需要了解與該問(wèn)題相關(guān)的所有信息，包括正確的 IC 修訂號(hào)、在哪里可以找到相關(guān)參考資料，以及誰(shuí)真正知道客戶現(xiàn)場(chǎng)發(fā)生了什么。IC 的故障分析需要快速、正確的響應(yīng)，因?yàn)楫?dāng)然，幫助客戶是我們的主要關(guān)注點(diǎn)。但我們是否應(yīng)該期望質(zhì)量保證 (QA) 部門在故障分析 (FA) 期間測(cè)試所有條件下的每個(gè)參數(shù)？一點(diǎn)都不。其中太多是猜測(cè)。這可能會(huì)讓一些人感到驚訝，但 QA 人員沒(méi)有水晶球，也不會(huì)讀心術(shù)。只有當(dāng)客戶提供有關(guān) IC 故障的準(zhǔn)確技術(shù)信息時(shí)，才能及時(shí)有效地進(jìn)行 IC 故障排除。
IC 的故障分析——可能會(huì)浪費(fèi)時(shí)間
我們經(jīng)常聽(tīng)到“感知就是現(xiàn)實(shí)”。當(dāng) IC 出現(xiàn)故障，或者客戶認(rèn)為它出現(xiàn)故障時(shí)，我們必須通過(guò)故障分析 (FA) 進(jìn)行響應(yīng)。為了有效地做到這一點(diǎn)，我們必須獲得有關(guān)該事件的準(zhǔn)確、相關(guān)的信息。這是避免猜測(cè)的方法。
讓我講一個(gè)不久前發(fā)生的事件。有一部分因失敗而被退回，除此之外我們一無(wú)所知。我們?cè)谧詣?dòng)測(cè)試設(shè)備 (ATE) 上運(yùn)行它，并對(duì)零件進(jìn)行臺(tái)架測(cè)試、X 射線檢查和開(kāi)蓋。我們?cè)陔娮语@微鏡下用軟電子淹沒(méi)它，以尋找表明損壞的發(fā)射位點(diǎn)。我們使用液晶涂層測(cè)量了它的溫度。這部分很完美。我們沒(méi)有找到失敗的原因，所以 QA 部門在 FA 中準(zhǔn)確地說(shuō)了這一點(diǎn)。我們想知道，為什么零件會(huì)被視為失敗而退回？
大約兩個(gè)月后，我們幾乎偶然了解到，客戶僅在零件加熱到 +60°C 以上時(shí)才會(huì)出現(xiàn)此故障。我們又開(kāi)始了FA。我們?cè)谑覝?(+25°C) 下測(cè)試了該部件，結(jié)果……什么也沒(méi)發(fā)現(xiàn)。該部件不再起作用，因?yàn)樗跍y(cè)試過(guò)程中被損壞。歸根結(jié)底，這是性的回歸活動(dòng)；它沒(méi)有再發(fā)生。但在這一集中我們學(xué)到了一些更重要的東西：如果沒(méi)有關(guān)鍵的性能（即故障）數(shù)據(jù)，我們就會(huì)盲目猜測(cè)。我們白白浪費(fèi)了相當(dāng)多的時(shí)間和金錢。（有關(guān)古董車、接地問(wèn)題和另一個(gè)失敗的 IC 的另一個(gè)更個(gè)人的故事，請(qǐng)參閱附錄 —《Homefront》中的 IC 故障分析。）
QA 中的詳盡練習(xí)徒勞無(wú)功
很多時(shí)候，失效的 IC 損壞嚴(yán)重，以至于無(wú)法確定損壞的根源。一位客戶將組裝承包商的一塊電路板帶回了他們的實(shí)驗(yàn)室設(shè)施。他們?cè)谀抢飳?IC 從板上拆下，并聲稱 IC 出現(xiàn)故障。很可能。客戶得出結(jié)論：“根本原因”在于 IC 本身。他們想要 FA，但是故障數(shù)據(jù)在哪里？當(dāng)時(shí)的情況是否被仔細(xì)記錄？什么可以防止未來(lái)的失敗？我們又回到了猜測(cè)，而不是事實(shí)核查——這幾乎不是有意義的 FA 的處方。
在這種情況下，客戶將注意力集中在多輸出設(shè)備的三個(gè)引腳上。這是我們所知道的：該零件使晶圓廠的運(yùn)行確定性為數(shù)十億分之一；它在電路中運(yùn)行了幾個(gè)小時(shí)才失效。是嬰兒故障還是外部處理?yè)p壞？它是否在客戶的電路中？在應(yīng)用環(huán)境中？工廠的靜電放電 (ESD) 是否會(huì)削弱電路，導(dǎo)致后來(lái)出現(xiàn)故障？也許是運(yùn)輸人員忽視了 ESD 協(xié)議造成的損壞？可能的因素似乎無(wú)窮無(wú)盡。
從客戶那里收到的個(gè)部分原理圖并沒(méi)有多大幫助。它既不顯示是什么驅(qū)動(dòng)了故障部件，也不顯示該部件需要驅(qū)動(dòng)什么。當(dāng)?shù)?FAE 被要求檢查地面。地面是否正確分開(kāi)？從示意圖中你無(wú)法看出。我們收到了更多原理圖，但現(xiàn)在的問(wèn)題多于答案。為什么客戶只檢查了眾多輸出中的三個(gè)？設(shè)備的任何輸入或輸出引腳是否以低阻抗連接到電路板引腳？電源和接地是否算作低阻抗連接？電路板引腳上的 ESD 可能是問(wèn)題所在嗎？我們還在猜測(cè)。
有效的故障分析——對(duì)犯罪現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行故障排除
現(xiàn)在我們問(wèn)，“從一開(kāi)始就使用正確的信息可以完成什么？” 期望 QA 在所有條件下詳盡地測(cè)試每個(gè)參數(shù)是否合理，特別是當(dāng)我們對(duì)故障一無(wú)所知時(shí)？不可以。我們只能幫助客戶了解 IC 發(fā)生故障的原因，并且只能在充分了解應(yīng)用的情況下進(jìn)行糾正。
誠(chéng)然，這種做法與那些認(rèn)為 FA 應(yīng)該立即執(zhí)行的人相沖突。我聽(tīng)說(shuō)“FA 永遠(yuǎn)是要做的件事。在查看 IC 的應(yīng)用電路之前，應(yīng)該先查看 IC 的內(nèi)部部件?！?我不明白這個(gè)想法的起源，我也不同意。FA并不是首要任務(wù)。相反，調(diào)查“犯罪現(xiàn)場(chǎng)”，即失敗事件，是步。
故障位置的信息至關(guān)重要，就像警方調(diào)查人員一樣，我們應(yīng)該竭盡全力保存現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)。首先要調(diào)查IC的應(yīng)用電路，即哪里出現(xiàn)故障。像焊料飛濺這樣的簡(jiǎn)單問(wèn)題可能就是答案的關(guān)鍵。IC 可能部分運(yùn)行，但并未完全失效。事實(shí)上，移除 IC 可能會(huì)掩蓋真正的問(wèn)題。
對(duì)于一個(gè)有效的FA，我們需要檢查客戶的原理圖并收集失敗的所有情況和原因。是的，這個(gè)程序很可能會(huì)遇到客戶的保密問(wèn)題。這是一個(gè)普遍的擔(dān)憂，這就是為什么有保密協(xié)議 (NDAs)。這也是 FAE 充當(dāng)世界各地工廠的眼睛和耳朵的情況。FAE 可以進(jìn)入客戶的設(shè)施并評(píng)估原理圖、布局和應(yīng)用的其他條件。為了保護(hù)客戶機(jī)密，F(xiàn)AE 只需向 QA 發(fā)送客戶設(shè)計(jì)原理圖的相關(guān)部分?，F(xiàn)在，質(zhì)量檢查終將使用可靠的故障數(shù)據(jù)。
成功的結(jié)果
回到我們的故事。當(dāng)?shù)?FAE 就該故障問(wèn)題與客戶進(jìn)行了更密切的合作。有了更多原理圖，以下是我們所看到的。運(yùn)算放大器連接到輸出引腳，但由于有 10kΩ 串聯(lián)電阻，因此影響不大。通過(guò)使用一個(gè)公共接地，而不是在一個(gè)星形點(diǎn)連接單獨(dú)的接地，一個(gè)電源上的噪聲將通過(guò)去耦電容器直接耦合到其他電源。的去耦電容為 0.1μF。典型的表面貼裝 0.1μF 電容器在大約 15MHz 時(shí)自諧振；高于該頻率，它們是電感器，不再充當(dāng)電容器。
這有兩個(gè)教訓(xùn)。首先，去耦電容器是雙向的。如果將一個(gè)有噪聲的電源耦合到一個(gè)安靜的電源，噪聲就會(huì)污染該安靜的電源。其次，噪聲接地也會(huì)發(fā)生同樣的情況：噪聲會(huì)污染安靜的電源。嘈雜的電源需要與嘈雜的地面配對(duì)，干凈或安靜的電源必須與干凈的電源配對(duì)。交叉污染會(huì)損害電源和接地。高于電容器的自諧振頻率，它會(huì)變成電感性的，也就是說(shuō)，它不會(huì)傳導(dǎo)或衰減高頻能量。
結(jié)論
因此，我們繞了一圈，重復(fù)開(kāi)場(chǎng)白：在排除 IC 故障時(shí)，知識(shí)才是王道。從調(diào)查一開(kāi)始，沒(méi)有人比與客戶并肩檢查問(wèn)題的當(dāng)?shù)?FAE 更有價(jià)值。FAE 必須仔細(xì)檢查整個(gè)系統(tǒng)、電路板布局、原理圖和應(yīng)用，然后將數(shù)據(jù)傳回 QA。只有準(zhǔn)確、詳細(xì)的事件數(shù)據(jù)才能解決 IC 故障問(wèn)題。如果沒(méi)有這些數(shù)據(jù)，質(zhì)量檢查就被迫猜測(cè)“犯罪現(xiàn)場(chǎng)”。
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