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        半導體器件管腳漏電流檢測技術的研究

        2020-12-02 16:32:48魏全順
        商品與質量 2020年20期
        關鍵詞:檢測系統(tǒng)

        魏全順

        珠海格力電器股份有限公司 廣東珠海 519000

        IC電路封裝時,需要對焊盤管腳和襯底漏電流進行檢測,對于后封裝設備,需要確保不毀壞芯片的基礎上實現(xiàn)迅速檢測,這對于漏電檢測而言十分重要。基于此,本文從漏電流檢測技術展開研究,以微小漏電流的檢測難點和特點作為開端,設計能夠滿足測試要求的半導體管腳漏電流檢測系統(tǒng),確保電路能夠正常運行。

        1 半導體器件管腳漏電檢測技術概述

        1.1 檢測要求

        不同芯片在工藝要求上也不同,其參數(shù)設定不同導致管腳和導線之間的連接點也有所差異,在進行檢測時,需要分別對電壓、漏電流范圍、持續(xù)時間等進行分別設置。首先,檢測時通常盡可能減少工作電流,避免由于檢測而導致芯片損壞,并提高檢測速度。其次,檢測工作具有較高的可靠性要求,每個引腳的檢測點有2個,而由于檢測速度及其準確性相互矛盾,因此,檢測時必須要注意設備以及電磁的干擾,尤其是微小電流快速檢測,需要采用特殊方式才能夠完成[1]。

        1.2 技術難點

        半導體器件各有差異,但是不管是何種器件,焊盤和襯底皆表現(xiàn)以下幾點:一是絕緣,這時電阻呈現(xiàn)無窮大表現(xiàn);二是電阻與二極管之間存在串聯(lián)通路;三是測試時線路由于傳輸干擾等虛擬電容而受到干擾,盡管虛擬電容pF比較少,但是其存在極有可能影響漏電流測試。其為測試器件模型代表,其中,任意器件焊盤和襯底都能夠使用一個電阻、一個二極管和PN電容形成并聯(lián)構成電路,在對其線路進行測量時,虛擬電容可以代表并聯(lián)器件兩端,也就是半導體電路模型[2]。通常情況下,虛擬電容不會消失,其是在回路中反應出來的一種無法可視東西,但是其能夠被測量。電阻阻抗相較于二極管而言要小,TTL電路中焊盤和襯底存在二極管特征,MOS電路中焊盤和襯底屬于絕緣體,其具有節(jié)電容特征。在測試漏電流時,需要注意非線性器件模型。

        在了解器件物理模型后,我們可以根據(jù)其特點來解決技術難題。為了能夠保護芯片在測試中不會受損,需要施加直流或交流電壓,其中,交流信號抗干擾性較強,極易被實現(xiàn)。其為檢測系統(tǒng)原理圖,通過設置參數(shù)來實現(xiàn)串行接口,掉電后工藝參數(shù)可以被保存在系統(tǒng)中,數(shù)據(jù)能夠實現(xiàn)動態(tài)上傳下載。而IO接口與測試有著直接的關系,其能夠使實時檢測速度提升,有利于控制器直接操控端口[3]。不過,串行接口以及并行IO接口彼此相互隔離,其在運行速度上比較快。信號采樣通過數(shù)字處理直接能夠傳輸?shù)街醒胩幚砥髦?,進而利用軟件算法對漏電流進行判斷。

        2 半導體器件管腳漏點檢測結構設計

        2.1 硬件設計

        (1)微處理模塊。該系統(tǒng)為智能測量系統(tǒng),芯片為ATmega16,其中含有8位通用工作寄存器,16kB程序存儲器,1KB數(shù)據(jù)存儲器和512字節(jié)在線可編程數(shù)字存儲器,以及下載接口。利用軟件算法能夠與不同芯片測量相適應,接口屬于標準串行接口,利用IO接口實時觸發(fā)裝置來測試,使測試速度能夠得以提升。

        (2)串并口和電源系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用的通信模式是RS422/485,便于用戶應用,這一模式下,通信距離最大可達到1.2km,同時能夠實現(xiàn)單雙工位的可切換通信,為了便于用戶實時操作設計,建設并口用于測試啟停,當然,若是對速度不作出考慮,一個串口就能夠完成全部操作[4]。

        芯片中含有JTAGA和ISP兩個接口,能夠在線下載編程。工藝參數(shù)具備掉電保護功能,出于可靠性,系統(tǒng)單獨為其提供了220V電源進行供電,整個接口利用高速光帶你隔離實現(xiàn)輸入輸出。

        (3)線性整流比較電路。信號Uo為異常交流信號,其幅值直接反應了漏電流。而計數(shù)器數(shù)值直接表現(xiàn)了這一情況,通過數(shù)字化處理模擬信號,來了解漏電流。除了錢,可以通過線性整流電路來處理信號。

        (4)采樣放大電路?;芈仿╇娏鞅容^小,通常無法通過采樣獲取信號,一般需要應用差分式電路來,將零點漂移抑制住,做好共模抑制比,降低干擾。對于襯底而言,電路管腳為負載,若負載回路出現(xiàn)漏電流,就需要對電壓進行輸入監(jiān)測。

        2.2 軟件設計

        (1)主程序設計。檢測系統(tǒng)主程序開始時,需要先對堆棧指針進行設置,建立軟件堆棧區(qū),并將中斷寄存器進行初始化,之后將I/O端口進行初始化,選擇好工作的參數(shù)和方式。之后對內設看門狗,為軟件運行提供保障。系統(tǒng)中,使用軟件定時器來實現(xiàn)外部和串口通信兩部分的中斷。

        (2)中斷程序。系統(tǒng)中,T0定時器可以進行定時中斷,其直接決定系統(tǒng)計數(shù)周期,并通過外部中斷啟動檢測功能。其為INT1中斷程序,測試和內部定時器同時啟動,工藝參數(shù)決定了內部定時器時間,限定期間內,利用算反對漏電流進行判斷,并對芯片管腳連線進行判斷[5]。

        3 結語

        從上文中可以發(fā)現(xiàn),該系統(tǒng)通過對管腳漏電流進行檢測對芯片管腳連接性進行判斷,多次測試無誤判。實驗中,管腳斷開無漏電流,差分放大電路所輸出的電壓極小,管腳連接可靠,電路輸出的電壓則比較大,二者相差幅度大于為100-200mV,若是管腳在芯片中短路,則二者會出現(xiàn)最大電壓差。

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