IC故障診斷及失效分析:發(fā)現(xiàn)事實避免臆測

摘要：對一個復(fù)雜的設(shè)備進行故障診斷的時候，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，誰真正了解客戶端發(fā)生了什么。幫助客戶是我們最主要的關(guān)心的，IC的失效分析要求快速而正確的作出響應(yīng)。但是我們是否應(yīng)該期望在失效分析的時候，質(zhì)量保證部可以測試所有條件下的每一個參數(shù)呢？不，根本不可能，也來不及。大多數(shù)是猜測分析。這可能會引起一些人的吃驚，但質(zhì)量部門的人也是沒有水晶球或者是讀心術(shù)的。及時有效的IC故障診斷的唯一可能性是從客戶端得到關(guān)于IC失效的正確信息。

IC的失效分析——它是在浪費時間

我們經(jīng)常聽到“觀念是現(xiàn)實的?！碑?dāng)IC失效的時候或客戶認(rèn)為它失效了，我們必須做一個失效分析。為了更有效，我們必須得到準(zhǔn)確的相關(guān)信息。這是避免猜測的唯一出路。

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

大約兩個月后，我們幾乎是偶然間了解到，當(dāng)這個器件被加熱到+60°C以上，客戶的產(chǎn)品會失效。我們再一次做了失效分析。我們在室溫下（+25°C）測試這個器件，什么都沒發(fā)現(xiàn)。當(dāng)這個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，它沒有再次發(fā)生。但這里有更重要的教訓(xùn)：沒有關(guān)鍵失效數(shù)據(jù)，我們只能是個盲人，也只能亂加猜測。我們浪費了大量的時間和金錢。（參見附錄—IC失效分析在國內(nèi)的另一個更個人化的古董車故事，接地問題與另一個失效的IC。

徹底的測試對QA來說是徒勞的

多次損壞的IC以至于無法確認(rèn)損壞的根源。客戶從總承包商哪里拿了一塊板子回實驗室。在實驗室里，他們把IC從板子上面取下來，并且聲明這個芯片是失效的。很可能，客戶會得出一個結(jié)論，失效的根本原因是由于芯片本身。他們想要我們做一個失效分析，但失效的數(shù)據(jù)在哪里呢？當(dāng)時的境況有被仔細(xì)記錄嗎？如何阻止將來的失效呢？我們又轉(zhuǎn)回到先前的猜測中，而不是實際查看——對有效的失效分析來說，它幾乎不是一個良方。

在這個案例中，客戶集中在多個輸出設(shè)備的三個引腳。這是我們所知道的：器件離開工廠的時候有幾個部門與數(shù)十億量的認(rèn)證；在它失效之前，工作了數(shù)小時。它會是個初期的失效還是由于外部操作而損壞呢？它已經(jīng)在客戶的電路中了嗎？是工作在參考電路環(huán)境下嗎？是工廠的ESD弱化電路而導(dǎo)致后面的失效嗎？也許這是由于運輸員忽略了ESD而導(dǎo)致芯片損壞？可能因素的列表看上去是無止境的。

從客戶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(dǎo)致器件失效也沒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，你無法分辨地的連接。我們收到更多頁的原理圖，但是現(xiàn)在問題比答案還多。為什么客戶僅僅查看很多輸出中的三個呢？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會有問題嗎？我們還是在猜測中。

有效的失效分析——故障診斷是一個犯罪現(xiàn)場

現(xiàn)在我們想問，“怎樣在一開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參數(shù)，它是合理的嗎？特別是關(guān)于這個失效我們什么都不了解的情況下。不是。我們會幫助客戶去理解為什么IC會失效，以及糾正它使用正確的應(yīng)用電路。

顯然的，這種做法與那些認(rèn)為失效分析應(yīng)該馬上做的思路產(chǎn)生沖突。我已經(jīng)聽到，“失效分析經(jīng)常是第一件要做的事情。在查看IC應(yīng)用電路之前，先查看IC的內(nèi)部?！蔽也荒芾斫膺@個想法是源自哪里？我也不同意。失效分析不是第一要做的工作。相反地，調(diào)查“犯罪現(xiàn)場”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(diào)查員一樣，我們應(yīng)該竭盡全力去保護現(xiàn)場數(shù)據(jù)。第一件事是查看IC的應(yīng)用電路，即，它在哪里失效。這樣一個簡單的事情，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。事實上，拆卸這顆IC可能會掩蓋