試論集成電路的檢測(cè)及維護(hù)方法

劉利國(guó)

中國(guó)人民解放軍65589部隊(duì) 黑龍江大慶 163000

1 集成電路的工作原理及組成結(jié)構(gòu)

集成電路，一般簡(jiǎn)稱IC，英文名為integrated circuit，它是一種新型、微型的電子元件或者零部件。通常情況下集成電路采用一種特定的工藝方法，把很多的微電子元件集成到一個(gè)硅片上，一般這些電子元件包括晶體管、二極管、電容電阻、電感等，現(xiàn)如今基本所有集成電路的都是以硅作為基礎(chǔ)材料，再在其基礎(chǔ)上通過(guò)擴(kuò)散或者滲透的工藝方法讓其形成N型、P型的半導(dǎo)體或者P-N結(jié)。讓其在電路板上結(jié)合其他元器件一起來(lái)完成一些特定功能的電路模塊，比如說(shuō)一些我們平時(shí)生活中常見(jiàn)的一些承擔(dān)運(yùn)算、導(dǎo)電、存儲(chǔ)功能的電子設(shè)備。人們把集成電路也稱作半導(dǎo)體集成電路，因?yàn)橐话愕募呻娐返幕宥际前雽?dǎo)體材料，然后再在基板上把把至少一個(gè)有源元件或者更多的元件相互之間連接到一起，讓其完成一些特定功能的元器件。它們一般通過(guò)半導(dǎo)體材料所特有的電子空穴導(dǎo)電能了來(lái)進(jìn)行通電，讓電流通過(guò)半導(dǎo)體上的引線和引腳來(lái)進(jìn)行輸入或者輸出電流信號(hào)，完成半導(dǎo)體集成電路的索要完成的特定功能。人們一般認(rèn)為集成電路是羅伯特?諾伊思（在硅（Si）的基礎(chǔ)上發(fā)明的集成電路）和杰克?基爾比（在鍺（Ge）的基礎(chǔ)上發(fā)明的集成電路）發(fā)明的。而后隨著集成電路的一步步持續(xù)改進(jìn)，現(xiàn)如今市面上大多數(shù)的的半導(dǎo)體集成電路都是在硅的基礎(chǔ)上進(jìn)行生產(chǎn)的，一般情況下半導(dǎo)體的工藝過(guò)程是氧化→光刻→擴(kuò)散→外延→蒸鋁，然后形成集成電路所需要的半導(dǎo)體材料，把另外一些所需要的二極管、電容、電阻等元器件再焊接到加工好的特定的半導(dǎo)體材料上，就加工成了我們所需要的一些半導(dǎo)體集成電路。它們會(huì)有各種各樣的樣式，比如有扁平式的、圓殼式的、雙列直插式的等等，而且它們所實(shí)現(xiàn)的功能也是各種各樣。

2 集成電路的檢測(cè)和維護(hù)

我們?cè)跈z測(cè)前要了解集成電路及其相關(guān)電路的工作原理，熟悉所用集成電路的功能、內(nèi)部電路、主要電氣參數(shù)、各引腳的作用以及引腳的正常電壓、波形與外圍元件組成電路的工作原理。具體如下：要知道信號(hào)從那個(gè)引腳輸入到集成電路內(nèi)部，對(duì)于信號(hào)在集成電路內(nèi)部的處理知道結(jié)果就可以了；而輸出是從那個(gè)引腳到外電路的，修理時(shí)要人為的輸入一個(gè)信號(hào)以檢查輸出正確與否。如是放大還是衰減。電源引腳與電源相連，當(dāng)集成電路各個(gè)引腳均無(wú)直流電壓時(shí)，要檢查電源引腳的連接。同時(shí)要使用大內(nèi)阻測(cè)量工具測(cè)量集成電路引腳直流電壓，否則對(duì)某些引腳電壓會(huì)有較大的測(cè)量誤差。如果確定集成電路部分電路損壞且無(wú)備件時(shí)，加接外圍元件代替集成電路內(nèi)部已損壞部分，應(yīng)選用小功率元器件，接線要合理以免造成不必要的寄生耦合，對(duì)于高頻電路尤其重要。在檢測(cè)比如像電源電路等大功率電路時(shí)，要注意功率集成電路的散熱。功率集成電路應(yīng)散熱良好，不允許不帶散熱器而處于大功率的狀態(tài)下工作。散熱方式可以是散熱片或者風(fēng)扇等，當(dāng)然大型的高功率電路會(huì)用到液冷方式或者熱輻射等方式。在檢測(cè)集成電路故障時(shí)，要有防止靜電沖擊對(duì)集成電路損壞的意識(shí)。一般的集成電路普遍使用CMOS或者TTL電路，是小功耗的元器件，人體靜電的沖擊有時(shí)會(huì)達(dá)上千伏，早已超過(guò)了它們的極限參數(shù)，從而導(dǎo)致電路損壞。對(duì)于維修器件也是一樣不要帶電操作，其原理是一樣的。

3 具體集成電路檢測(cè)和故障分析

3.1 集成電路檢測(cè)常識(shí)

在每次維修一個(gè)集成電路前，我們應(yīng)該首先熟悉其內(nèi)部的電路走向，各個(gè)電路的功能，各元件的參數(shù)，電壓要求，各引線引腳的走向、波形以及整個(gè)集成電路的工作原理。在我們每次帶電測(cè)量電路中元器件或用示波器測(cè)試波形時(shí)，應(yīng)該注意避免造成短路現(xiàn)象，經(jīng)常測(cè)量時(shí)因?yàn)橐_的短接而損害電路，而最安全的方式與引腳直接連接外圍進(jìn)行測(cè)量。在測(cè)量集成電路時(shí)我們要加倍小心，由于任何不經(jīng)意間的短路都可能造成不能挽回的損失。電路焊接時(shí)一定要焊接牢固，不能出現(xiàn)焊錫的堆積、氣孔現(xiàn)象，這樣很容易出現(xiàn)虛焊。焊接的時(shí)候每次焊接要快，烙鐵要盡量用正規(guī)的內(nèi)熱式的，對(duì)焊接完成的電路板不要立刻通電測(cè)試，要先觀察焊接是否牢固，必要時(shí)用表測(cè)試是否有短路現(xiàn)象，確認(rèn)無(wú)誤后方可通電測(cè)試。任何情況的帶電接觸帶有集成電路的電氣設(shè)備嚴(yán)格禁止在無(wú)電源隔離變壓器的帶有集成電路的電氣設(shè)備比如電視、錄像等設(shè)備直接用外殼已經(jīng)接地的儀器設(shè)備直接測(cè)試。因?yàn)樵诓涣私庠O(shè)備自身是否帶有電源隔離變壓器情況下，可能因?yàn)槟愕膸щ姴僮鞫斐烧麄€(gè)電氣設(shè)備的集成電路短接，這樣造成的后果不可估量。在使用電烙鐵時(shí)，我們?cè)诤附拥臅r(shí)候是不準(zhǔn)帶電操作的，因?yàn)椴恢离娎予F的絕緣性是否達(dá)標(biāo)，一旦在焊接集成電路有電流通過(guò)，可能會(huì)對(duì)電路造成更大的損壞。尤其是在進(jìn)行焊接MOS電路時(shí)，更因加倍小心。

3.2 集成電路常見(jiàn)的控制措施

缺陷定位。缺陷的具體定位是集成電路失效地位中一項(xiàng)重要而且困難的問(wèn)題。確定了元件的具體失效位置才能進(jìn)行下一步的工作。所以缺陷定位重要性不言而喻。OBIRCH技術(shù)、Emission顯微鏡技術(shù)以及液晶熱點(diǎn)檢測(cè)技術(shù)是集成電路失效分析缺陷定位提供了更多的方法。電路分析法。就是通過(guò)集成電路的原理圖和芯片電路的圖紙，結(jié)對(duì)比芯片失效情況，逐步排查集成電路的失效形式，縮小檢查的范圍，然后運(yùn)用)微探針檢測(cè)技術(shù)確定失效的元件的方法。微探針檢測(cè)技術(shù)。微探針檢測(cè)技術(shù)一般是配合著電路分析法一起使用，用微探針來(lái)測(cè)量?jī)?nèi)部器件上的電壓參數(shù)值，比如引腳的電壓、電流、伏安特性曲線等。

4 結(jié)語(yǔ)

在集成電路產(chǎn)業(yè)中，堅(jiān)持研發(fā)新型的、先進(jìn)制程工藝技術(shù)是未來(lái)集成電路產(chǎn)業(yè)的的發(fā)展方向，而實(shí)際中各種各樣的加工制程工藝特點(diǎn)又個(gè)不相同，先進(jìn)制造工藝和傳統(tǒng)制造工藝靈活運(yùn)用于不同的產(chǎn)品，中國(guó)集成電路產(chǎn)業(yè)在未來(lái)的發(fā)展之路任重道遠(yuǎn)。