IC故障診斷及失效分析:發(fā)現事實(shí)避免臆測

摘要：對一個(gè)復雜的設備進(jìn)行故障診斷的時(shí)候，知識儲備是最重要的。我們想要的并且需要去了解相關(guān)的一些問(wèn)題。它包括正確的IC版本號，在哪里可以找到有關(guān)的參考資料，誰(shuí)真正了解客戶(hù)端發(fā)生了什么。幫助客戶(hù)是我們最主要的關(guān)心的，IC的失效分析要求快速而正確的作出響應。但是我們是否應該期望在失效分析的時(shí)候，質(zhì)量保證部可以測試所有條件下的每一個(gè)參數呢？不，根本不可能，也來(lái)不及。大多數是猜測分析。這可能會(huì )引起一些人的吃驚，但質(zhì)量部門(mén)的人也是沒(méi)有水晶球或者是讀心術(shù)的。及時(shí)有效的IC故障診斷的唯一可能性是從客戶(hù)端得到關(guān)于IC失效的正確信息。

IC的失效分析——它是在浪費時(shí)間

我們經(jīng)常聽(tīng)到“觀(guān)念是現實(shí)的?！碑擨C失效的時(shí)候或客戶(hù)認為它失效了，我們必須做一個(gè)失效分析。為了更有效，我們必須得到準確的相關(guān)信息。這是避免猜測的唯一出路。

讓我講述一個(gè)發(fā)生在很久以前的小插曲。一個(gè)器件由于失效被退回來(lái)，我們沒(méi)有得到任何相關(guān)信息。我們對這個(gè)器件做了一系列驗證，例如運行自動(dòng)測試設備，臺架試驗，X光檢查，及開(kāi)蓋檢查。我們把這個(gè)器件浸在軟性電子的環(huán)境中，放在電子顯微鏡下觀(guān)察觀(guān)察損壞的地方。我們使用液晶涂層來(lái)測量溫度。這個(gè)器件是完好的。我們沒(méi)發(fā)現任何的失效原因。因此質(zhì)量部在報告中就寫(xiě)了，我們想知道為什么這個(gè)器件由于失效被退回來(lái)？

大約兩個(gè)月后，我們幾乎是偶然間了解到，當這個(gè)器件被加熱到+60°C以上，客戶(hù)的產(chǎn)品會(huì )失效。我們再一次做了失效分析。我們在室溫下（+25°C）測試這個(gè)器件，什么都沒(méi)發(fā)現。當這個(gè)器件在測試中被毀壞后，它不再有任何的功能。最終，這是一次返回事件，它沒(méi)有再次發(fā)生。但這里有更重要的教訓：沒(méi)有關(guān)鍵失效數據，我們只能是個(gè)盲人，也只能亂加猜測。我們浪費了大量的時(shí)間和金錢(qián)。（參見(jiàn)附錄—IC失效分析在國內的另一個(gè)更個(gè)人化的古董車(chē)故事，接地問(wèn)題與另一個(gè)失效的IC。

徹底的測試對QA來(lái)說(shuō)是徒勞的

多次損壞的IC以至于無(wú)法確認損壞的根源?？蛻?hù)從總承包商哪里拿了一塊板子回實(shí)驗室。在實(shí)驗室里，他們把IC從板子上面取下來(lái)，并且聲明這個(gè)芯片是失效的。很可能，客戶(hù)會(huì )得出一個(gè)結論，失效的根本原因是由于芯片本身。他們想要我們做一個(gè)失效分析，但失效的數據在哪里呢？當時(shí)的境況有被仔細記錄嗎？如何阻止將來(lái)的失效呢？我們又轉回到先前的猜測中，而不是實(shí)際查看——對有效的失效分析來(lái)說(shuō)，它幾乎不是一個(gè)良方。

在這個(gè)案例中，客戶(hù)集中在多個(gè)輸出設備的三個(gè)引腳。這是我們所知道的：器件離開(kāi)工廠(chǎng)的時(shí)候有幾個(gè)部門(mén)與數十億量的認證；在它失效之前，工作了數小時(shí)。它會(huì )是個(gè)初期的失效還是由于外部操作而損壞呢？它已經(jīng)在客戶(hù)的電路中了嗎？是工作在參考電路環(huán)境下嗎？是工廠(chǎng)的ESD弱化電路而導致后面的失效嗎？也許這是由于運輸員忽略了ESD而導致芯片損壞？可能因素的列表看上去是無(wú)止境的。

從客戶(hù)那里收到最初的原理圖不是很有幫助。它顯示出的既不是什么導致器件失效也沒(méi)有顯示出需要去更改的。FAE需要去檢查一下地的處理方式。它是不是有被正確的分割？從原理圖上，你無(wú)法分辨地的連接。我們收到更多頁(yè)的原理圖，但是現在問(wèn)題比答案還多。為什么客戶(hù)僅僅查看很多輸出中的三個(gè)呢？器件的任何輸入或者輸出已經(jīng)和低阻抗連接到板上的引腳嗎？電源和地平面是低阻抗連接嗎？板上的ESD會(huì )有問(wèn)題嗎？我們還是在猜測中。

有效的失效分析——故障診斷是一個(gè)犯罪現場(chǎng)

現在我們想問(wèn)，“怎樣在一開(kāi)始就獲得正確的信息呢？”期待QA去做所有的條件下的每一個(gè)參數，它是合理的嗎？特別是關(guān)于這個(gè)失效我們什么都不了解的情況下。不是。我們會(huì )幫助客戶(hù)去理解為什么IC會(huì )失效，以及糾正它使用正確的應用電路。

顯然的，這種做法與那些認為失效分析應該馬上做的思路產(chǎn)生沖突。我已經(jīng)聽(tīng)到，“失效分析經(jīng)常是第一件要做的事情。在查看IC應用電路之前，先查看IC的內部?！蔽也荒芾斫膺@個(gè)想法是源自哪里？我也不同意。失效分析不是第一要做的工作。相反地，調查“犯罪現場(chǎng)”和失效事件才是第一步要做的。

故障定位的信息是至關(guān)重要的，像警察調查員一樣，我們應該竭盡全力去保護現場(chǎng)數據。第一件事是查看IC的應用電路，即，它在哪里失效。這樣一個(gè)簡(jiǎn)單的事情，就像焊錫飛濺也可能是真正的答案。IC可能是部分工作，而不是完全失效。事實(shí)上，拆卸這顆IC可能會(huì )掩蓋