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故障诊断的时候,知识储备是最重要的。我们想要并且需要去了解相关的一些问题。它包括正确的IC版本号,在哪里可以找到有关的参考资料,谁真正了解客户端发生了什么。帮助客户是我们最主要关心的,IC的 | 失效分析要求快速而正确地做出响应。但是我们是否应该期望在失效分析的时候,质量保证部可以测试所有条件下的每一个参数呢?不,根本不可能,也来不及。大多数是猜测分析。这可能会引起一些人的吃惊,但质量部门的人也是没有水晶球或者是读心术的。及时有效的IC故障诊断的唯一可能性是从客户端得到关于IC失效的正确信息。 |
IC的失效分析--它是在浪费时间
我们经常听到,“观念是现实的。”当IC失效的时候或客户认为它失效了,我们必须做一个失效分析。为了更有效,我们必须得到准确的相关信息。这是避免猜测的唯一出路。
让我讲述一个发生在很久以前的小插曲。一个器件由于失效被退回来,我们没有得到任何相关信息。我们对这个器件做了一系列验证,例如运行自动测试设备,台架试验,X光检查,及开盖检查。我们把这个器件浸在软性电子的环境中,放在电子显微镜下观察观察损坏的地方。我们使用液晶涂层来测量温度。这个器件是完好的。我们没发现任何的失效原因。因此质量部在报告中就写了,我们想知道为什么这个器件由于失效被退回来?
大约两个月后,我们几乎是偶然间了解到,当这个器件被加热到+60℃以上,客户的产品会失效。我们再一次做了失效分析。我们在室温下(+25℃)测试这个器件,什么都没发现。当这个器件在测试中被毁坏后,它不再有任何的功能。最终,这是一次返回事件,它没有再次发生。但这里有更重要的教训:没有关键失效数据,我们只能是个盲人,也只能乱加猜测。我们浪费了大量的时间和金钱。(参见附录-IC失效分析在国内的另一个更个人化的古董车故事,接地问题与另一个失效的IC。
彻底的测试对QA来说是徒劳的
多次损坏的IC以至于无法确认损坏的根源。客户从总承包商哪里拿了一块板子回实验室。在实验室里,他们把IC从板子上面取下来,并且声明这个芯片是失效的。很可能,客户会得出一个结论,失效的根本原因是由于芯片本身。他们想要我们做一个失效分析,但失效的数据在哪里呢?当时的境况有被仔细记录吗?如何阻止将来的失效呢?我们又转回到先前的猜测中,而不是实际查看--对有效的失效分析来说,它几乎不是一个良方。
在这个案例中,客户集中在多个输出设备的三个引脚。这是我们所知道的:器件离开工厂的时候有几个部门与数十亿量的认证;在它失效之前,工作了数小时。它会是个初期的失效还是由于外部操作而损坏呢?它已经在客户的电路中了吗?是工作在参考电路环境下吗?是工厂的ESD弱化电路而导致后面的失效吗?也许这是由于运输员忽略了ESD而导致芯片损坏?可能因素的列表看上去是无止境的。
从客户那里收到最初的原理图不是很有帮助。它显示出的既不是什么导致器件失效也没有显示出需要去更改的。FAE需要去检查一下地的处理方式。它是不是有被正确的分割?从原理图上,你无法分辨地的连接。我们收到更多页的原理图,但是现在问题比答案还多。为什么客户仅仅查看很多输出中的三个呢?器件的任何输入或者输出已经和低阻抗连接到板上的引脚吗?电源和地平面是低阻抗连接吗?板上的ESD会有问题吗?我们还是在猜测中。
现在我们想问,“怎样在一开始就获得正确的信息呢?”期待QA去做所有的条件下的每一个参数,它是合理的吗?特别是关于这个失效我们什么都不了解的情况下。不是。我们会帮助客户去理解为什么IC会失效,以及纠正它使用正确的应用电路。
显然的,这种做法与那些认为失效分析应该马上做的思路产生冲突。我已经听到,“失效分析经常是第一件要做的事情。在查看IC应用电路之前,先查看IC的内部。”我不能理解这个想法是源自哪里?我也不同意。失效分析不是第一要做的工作。相反地,调查“犯罪现场”和失效事件才是第一步要做的。
故障定位的信息是至关重要的,像警察调查员一样,我们应该竭尽全力去保护现场数据。第一件事是查看IC的应用电路,即,它在哪里失效。这样一个简单的事情,就像焊锡飞溅也可能是真正的答案。IC可能是部分工作,而不是完全失效。事实上,拆卸这颗IC可能会掩盖真实的问题。
对于一个有效的失效分析来说,我们需要查看客户的原理图和收集所有失效的情况,为什么它会失效。是的。这个流程可能会遇到客户保密的问题。这是一个常见的问题,它也就是为什么要有保密协议。这也就是这种情况,FAE作为工厂的眼睛和耳朵在世界各地。FAE可以查看客户的设备,评估他们的原理图,布线,以及应用的其他条件。为了保护客户的秘密,FAE只需要把客户原理图设计的相关部分发送给QA。而现在,QA将要使用这些可信的故障数据做最终处理。
成功的结果
回到我们之前的故事,当地FAE客户一起密切关注这个失效问题,当手里有了更多的原理图,我们可以看到:一个op amp连接着一个输出管脚,但由于10kΩ的串联电阻,它应该几乎不生效。通过使用一个共地,非分离地连接一个星点,供电噪声直接被耦合,虽然去耦电容连接着其他供电。最小的去耦电容是0.1μF,表面贴装0.1μF电容典型的自谐振大概是15MHz,高于它作为电感的频率且导致停止作为电容的功能。
从中有两个教训。首先,去耦电容是双向道的,如果耦合了有噪声的供电到一个干净的供电,那么噪声将污染了这个干净供电。其次,同样的事情也发生在有噪声的地线上:噪声将会污染干净的供电。有噪声的供电要和有噪声的地线配对,而干净的供电必须和干净的地线配对。交叉污染可损坏电源和地线。上诉的自谐振频率,使它变成了电感,也就是说,它不再传导或者衰减高频能量。
结论
我们兜了一圈重复我们初始的看法:在解决一个IC失效问题上,知识为王。从一个调查的开始,没有任何人能有当地FAE和客户一起肩并肩检查问题更有价值了。FAE必须要仔细检查整个系统,板子的Layout,原理图和应用,然后把数据传达回给QA。只有在这些准确的、详细的数据之下,我们才能解决IC失效问题,没有这些数据,QA只能被迫猜测“犯罪现场”。 |
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