半导体元器件高温老化故障诊断和维修.doc

浅谈半导体元器件高温老化故障诊断和维修方法 论文作者：姜忠晶1 概述随着电子技术的发展，半导体元器件的集成化程度越来越高，结构越来越细微，工序越来越多，制造工艺越来越复杂，这样在制造过程中会产生潜伏缺陷。对于一个好的半导体器件产品，不但要有较高的性能指标，而且还要有较高的稳定性。半导体元器件的稳定性取决于设计的合理性、性能以及制造工艺等因素。目前，国内外普遍采用高温老化工艺来提高半导体元器件产品的稳定性和可靠性，通过高温老化可以使元器件的缺陷、焊接和装配等生产过程中存在的隐患提前暴露，保证出厂的产品能经得起时间的考验。但是，在高温老化过程中经常会出现一些故障现象，这些故障直接影响着产品的质量，甚至有些故障会造成大量的产品毁坏，导致生产成本大大增加，严重影响经济效益，这种情况的发生在生产企业是绝对要禁止的。因此，在这篇文章里我列举了10个高温老化过程中常见的故障现象和分析解决方法供同行参考，望提出宝贵意见。下面简单介绍一下半导体元器件高温老化的工作原理。2 高温老化的工作原理高温老化由以下三部分组成（见图）：高温老化炉老化板驱动板老化设备示意图高温老化炉：高温老化炉是用来模拟元器件在极端高温下的工作环境，用来检验元器件在所能容忍的最高工作温度中的工作情况，通过此项检验可以把高温下工作不稳定的零部件问题找出来，减少产品出厂返修率。老化板：老化板是提供给元器件在高温下进行老化工作的平台，它包括半导体器件本身的硬件电路和高温老化所需要的单元电路。驱动板：是驱动老化板工作的核心部分，它不仅包括单片机、I/O接口等硬件电路，还包括专用的老化程序软件。高温老化流程： 开始将被老化的半导体器件放到老化板上，然后将老化板插到老化炉内插入相应的驱动板且打开驱动板的电源在老化炉上设定程序、温度、时间等参数，然后启动老化炉开始运行驱动板用特定的程序完成每一个半导体元器件的老化过程，最后显示结果将老化不合格的元器件筛选出来 高温老化结束3 常见故障分析解决方法故障1.高温老化结果显示整个老化板NRD（没有找到被测物料）描述这是非常常见的故障，驱动板找不到老化板上的物料，不能对其进行读写操作，因此被视为找不到被测物料，即NRD。分析这种情况属于驱动板工作正常，检查老化板和驱动板有没有接触好，接插是否牢固。驱动板上接收数据的存储器损坏导致老化板的数据接收不进来。驱动板上的控制线失效，CPU发出指令信号，驱动板没有响应，可能是开路短路造成。解决检查驱动板和老化板的接触。检查驱动板上接收数据的存储器工作是否正常，用示波器或万用表测量存储器的输入信号和输出信号，确认输入信号和输出信号的关系是否正确，如果输入正确而输出不正确，则该存储器失效需要更换该存储器；如果输入信号没有，要测量老化板的数据输出信号是否正常。检查老化板的电源电压和数据输出线是否有开路和短路。故障2.高温老化结果显示单行或多行老化板NRD描述老化板上的物料是以矩阵的形式排列的，行控制信号有问题会产生单行或多行NRD。分析这种情况属于驱动板和老化板都能正常工作，但是驱动板和老化板的行控制信号有问题。解决检查驱动板和老化板的行控制信号有无开路和短路，检查行控制器的输入输出信号，必要时更换行控制器件。故障3.高温老化结果显示整个老化板结果PASS（不识别）描述这个故障表面看似乎没设么问题，但实际问题很大。这种情况跟故障1不一样，故障1是接收不到老化板的反馈信号，而这种情况是接收到的信号是错误的，所以结果是不能辨别好坏，这是非常严重的错误。分析同样这种情况来自于驱动板的信号接收和老化板的信号输出。一般情况下是有器件损坏。解决使用示波器和万用表认真检查驱动板的输入信号的逻辑关系和波型图，必要时更换输入存储器。检查老化板的输出信号有无异常，尤其要检查物料的反馈信号的逻辑关系。故障4.老化板状态灯异常，且不能正常工作描述一般情况下驱动板上都设有老化板的状态灯，它的状态表明有没有老化板或使用的老化板是否正确。分析驱动板辨别老化板有两个方面，第一是辨别老化板的状态输出信号，他是辨别有无老化板的依据；第二是每种老化板有一个四位的逻辑编码，此编码标明是老化板的种类，如果驱动板查出此码与程序不符，则停止工作并报警。解决用示波器或万用表检查老化板上的状态输出信号和驱动板上接收该信号的器件，必要时进行更换。检查老化板上的四位逻辑编码和驱动板上相应的接收器件，必要时也要及时更换。故障5.驱动板状态灯异常，且不能正常工作描述每种驱动板状态灯有所不同，它们正常状态的定义也是不同的，要仔细区分驱动板状态灯的含义。分析驱动板的状态灯包括电源电压指示灯，CPU工作状态灯，老化板状态灯和驱动板内部电压转换状态灯。一般情况下驱动板状态灯必须都要正确才可以正常使用，否则要进行修理。解决用电压表和示波器测量驱动板的电源电压，尤其是稳压器和保险丝，必要时及时更换。CUP的状态灯异常时首先要检查CPU的供电电压，如果供电电压正常而CPU状态依然异常要更换CPU芯片。驱动板内部转换电压一般是检查各个电压相应的稳压器。故障6.启动老化程序后，驱动板死机描述高温老化开始后有时出现驱动板显示乱码、黑屏甚至有异常响声，导致死机。分析检查驱动板电源电压接触是否可靠，晶体振荡器电路是否正常。老化板上的物料是否有烧料的现象。解决插紧驱动板使之良好接触，用示波器和万用表检查晶体振荡电路，必要时更换器件。检查老化板上的物料，异常的取下。要确保在启动高温老化之前老化板上的物料没有上错、上偏、上反、翘脚等不正常的物料。故障7.高温老化结果显示老化板过流描述这种情况启动高温老化时报警，老化炉有显示。分析原因是老化板问题，检查老化板上的物料有无异常，检查老化板本身元器件是否有损坏，尤其是电容器要重点检查。解决剔除异常物料，更换烧坏的电容器。故障8.高温老化结果显示不稳定描述这种现象经常出现，在同样的环境下重复启动，结果不同。分析用万用表检查驱动板电源电压的滤波电容器，检查电源电压是否稳定，老化板和驱动板是否接触良好。解决更换异常的滤波电容器。保持驱动板和老化板良好接触。故障9.启动老化程序后，老化板有烧料现象描述这种现象可以通过视觉和嗅觉感知。分析老化板上的物料没有上好。解决剔除被烧毁的物料，启动老化程序之前要仔细检查老化板上的物料，确保没有上错、上偏、上反、翘脚等不正常的物料。故障10. 如何正确判断故障点的位置描述正确排除故障可以事半功倍，提高工作效率。相反盲目的修理、换件可能会导致增大维修成本，造成不必要的浪费。分析举一个例子。高温老化后结果显示整个老化板报NRD，首先假定是老化板有问题，我们换另外一个好的老化板用同样的方法测量，如果结果显示PASS说明前边那块老化板有问题，相反如果结果显示仍然是报整板NRD说明是驱动板和炉子的接触槽有问题。同样，更换一块好的驱动板还用同样的方法测量，如果结果PASS说明前边那块驱动板有问题，相反，如果结果仍然是报整板NRD则