劉?明，楊守武，宣圣貴，程?磊（格力電器（合肥）有限公司，安徽?合肥?230088）

　　摘?要：圓柱形空氣調(diào)節(jié)器相較于傳統(tǒng)的空調(diào)器，不僅外觀優(yōu)雅大方，而且可實(shí)現(xiàn)多向均勻出風(fēng)、出風(fēng)范圍廣，舒適度大大提升。而在其中起核心作用的就是控制器功能實(shí)現(xiàn)。實(shí)際過(guò)程中頻繁出現(xiàn)控制器芯片失效故障，困擾制造廠家同時(shí)造成客戶(hù)投訴問(wèn)題。本文重點(diǎn)研究空調(diào)器顯示器芯片失效，如何快速分析、改善、優(yōu)化內(nèi)容，如測(cè)試改善、設(shè)計(jì)改進(jìn)。

　　關(guān)鍵詞：空調(diào)器；圓柱柜機(jī)；芯片失效；測(cè)試改善；設(shè)計(jì)改進(jìn)

　　0 前言

　　為保證整機(jī)產(chǎn)品性能合格，從產(chǎn)品零部件、控制器、整機(jī)均需要經(jīng)過(guò)嚴(yán)格FCT（功能測(cè)試）環(huán)節(jié)。實(shí)際檢測(cè)過(guò)程對(duì)EOS（電氣過(guò)載）、ESD（靜電釋放）兩種損傷問(wèn)題，不能完全有效檢測(cè)。對(duì)于SSD（靜電敏感器件）物料，F(xiàn)CT強(qiáng)電檢測(cè)方式同樣存在EOS損傷隱患。為有效解決此種SSD失效問(wèn)題，本文特結(jié)合物料特性、檢測(cè)方法進(jìn)行研究?jī)?yōu)化，優(yōu)化物料結(jié)構(gòu)進(jìn)行可行性分析。

　　1 事件背景

　　柜機(jī)顯示器過(guò)程檢測(cè)出現(xiàn)缺劃、FC保護(hù)、按鍵失靈故障，經(jīng)對(duì)比數(shù)據(jù)，其中U101 36000838驅(qū)動(dòng)芯片晶振輸入（2引腳）、輸出（3引腳）

　　引腳失效，占故障總數(shù)的45%； 36000265顯示控制芯片失效，集中在7、8、9、10、11腳失效，占故障總數(shù)的27%；2003芯片、觸摸芯片、V101 IC失效占總數(shù)28%。從芯片失效數(shù)據(jù)看主要集中為36000838、36000265芯片失效最為突出，共計(jì)占比73%。

　　2 芯片失效機(jī)理分析

　　2.1 失效機(jī)理分析

　　分別取故障品36000265芯片、36000898芯片、36000838芯片各1單進(jìn)行開(kāi)封分析（如圖1），36000838芯片開(kāi)封后，晶圓表面存在明顯灼傷痕跡，分析為EOS過(guò)電損傷導(dǎo)致；36000619、36000898芯片開(kāi)封后，晶圓表面未發(fā)現(xiàn)異常，分析為ESD靜電損傷導(dǎo)致。從故障品開(kāi)封結(jié)構(gòu)看此次異常EOS、ESD損傷并存。

　　2.2 芯片自身特性分析

　　1）對(duì)芯片1、3引腳進(jìn)行機(jī)械靜電壓(MM)試驗(yàn)。

　　當(dāng)機(jī)械靜電壓200 V時(shí)，對(duì)芯片引腳安特特性進(jìn)行測(cè)試，曲線正常，未出現(xiàn)損壞情況（如圖2）。

　　2）對(duì)芯片1、3引腳進(jìn)行人體靜電壓（HBM）試驗(yàn)。

　　當(dāng)人體靜電壓2 kV時(shí)，對(duì)芯片引腳安特特性進(jìn)行測(cè)試，曲線正常，未出現(xiàn)損壞情況（如圖3）。

　　3）芯片設(shè)計(jì)分析。

　　芯片失效通道存在共性（如圖4），均集中在第7組I/O口，該通道抗靜電能力最弱，屬芯片設(shè)計(jì)缺陷，線路線寬過(guò)小，易導(dǎo)致晶圓受損而使芯片功能失效。

　　3 過(guò)程控制研判

　　3.1 車(chē)間靜電控制預(yù)案

　　1）限流電阻和連接端子連接可靠，并具有一定載流能力，限流電阻阻值的選擇，泄露電流不超過(guò)5 mA，下限阻值1 MΩ，各接地點(diǎn)接地間的電阻值在（0.75～1 000） MΩ，符合要求未發(fā)現(xiàn)異常。

　　2）線體人員全部佩戴靜電環(huán)，且阻值測(cè)試無(wú)異常。

　　3）線體離子風(fēng)機(jī)消除靜電均可在3 s內(nèi)從±1 000V降至50 V，無(wú)異常。

　　4）工裝車(chē)接接地鏈完好，可正常釋放靜電。

　　3.2 工裝、工具控制計(jì)劃

　　1）排查4套測(cè)試工裝放電回路接線無(wú)異常。

　　2）對(duì)4路電源14 V、12 V、（12 ～1、5）V放電實(shí)際效果檢查，3 s內(nèi)電壓余量可降至1 V以下。

　　3）對(duì)使用的工裝和測(cè)試底座的12 V電路（1通道黃色波形）和5 V電路(2通道綠色波形)進(jìn)行過(guò)電測(cè)試，分別測(cè)量正常上電測(cè)試、頻繁開(kāi)關(guān)機(jī)、帶電插拔、未接放電工裝測(cè)試，未發(fā)現(xiàn)異常。

　　3.3 人員操作執(zhí)行情況檢查

　　1）插件以及看板操作均無(wú)異常，未出現(xiàn)靜電防護(hù)不到位而接觸主板情況。

　　2）個(gè)別測(cè)試人員存在放電時(shí)間不足，未到3s即結(jié)束測(cè)試的情況，此項(xiàng)屬異常。

　　4 事件背景模擬情況

　　針對(duì)放電時(shí)間不足的情況進(jìn)行模擬復(fù)現(xiàn)，驗(yàn)證顯示板測(cè)試后，C20/C15 25 V/470 μF電解電容在放電不徹底情況下，引腳接觸到Y(jié)101晶振輸入/輸出端口3 s左右，測(cè)試芯片2、3引腳已短路失效，測(cè)試引腳阻值為355 Ω、59 Ω。

　　從模擬驗(yàn)證的情況看，測(cè)試完成后，若放電時(shí)間不足，電解電容殘留余電在后工序周轉(zhuǎn)過(guò)程中存在對(duì)芯片放電導(dǎo)致芯片損傷隱患（如圖7）。

　　5 整改方向

　　綜上所述，導(dǎo)致芯片失效的主要兩大原因?yàn)樾酒瑑?nèi)部線路設(shè)計(jì)以及測(cè)試放電時(shí)間不足。針對(duì)此兩點(diǎn)，分別制定專(zhuān)項(xiàng)整改措施：改進(jìn)芯片設(shè)計(jì)和測(cè)試工裝放電。

　　5.1 芯片內(nèi)部線路改進(jìn)

　　在設(shè)計(jì)上增大了芯片的線路最小線寬，提高芯片的抗耐壓能力。廠家生產(chǎn)過(guò)程增加leakage測(cè)試項(xiàng)目（在OUT端→IN 端子間追加Leak項(xiàng)目），并且延長(zhǎng)測(cè)試時(shí)間（如圖8和表2）。

　　5.2 測(cè)試工裝放電效果目視化改善

　　1）FCT測(cè)試工裝放電電路原理圖如圖9和圖10。

　　2）測(cè)試完成后無(wú)法直觀判定主板放電是否有效，對(duì)測(cè)試工裝增加一個(gè)發(fā)光二極管監(jiān)控放電是否有效。驗(yàn)證當(dāng)測(cè)試完成后斷電待二級(jí)管完全滅了，此時(shí)的板子上所有的余電不會(huì)超過(guò)1 V。測(cè)試完成后看發(fā)光二極管燈滅后才能升起氣缸，保證放電的有效性，如圖11。

　　2）將測(cè)試工裝有頂針壓板測(cè)試方式更改為插線測(cè)試，由弱電控制方式進(jìn)行測(cè)試。測(cè)試完成后直接打包，無(wú)多余工序周轉(zhuǎn)隱患?？梢?guī)避放電異常問(wèn)題。

　　6 結(jié)論

　　通過(guò)對(duì)增大芯片線路最小線寬以及對(duì)測(cè)試放電防呆手段實(shí)施，經(jīng)過(guò)反復(fù)驗(yàn)證產(chǎn)出1萬(wàn)件，未出現(xiàn)芯片失效問(wèn)題。改進(jìn)效果明顯。集成電路中芯片失效EOS（電氣過(guò)載）、ESD（靜電釋放）問(wèn)題，提出并落實(shí)新穎性改善，滿(mǎn)足了應(yīng)用領(lǐng)域新技術(shù)的要求。對(duì)FCT（功能測(cè)試）測(cè)試放電執(zhí)行效果改進(jìn)，放電效果直接演變成實(shí)物直觀法進(jìn)行判定，設(shè)備自帶檢測(cè)能力，對(duì)FCT測(cè)試產(chǎn)生的余電損傷問(wèn)題進(jìn)行杜絕性改善。

　　參考文獻(xiàn)

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　　作者簡(jiǎn)介：劉明(1987—),男，助理工程師，主要研究方向：空調(diào)用控制器零部件分析研究。

　　本文來(lái)源于科技期刊《電子產(chǎn)品世界》2019年第9期第54頁(yè)，歡迎您寫(xiě)論文時(shí)引用，并注明出處。