混合集成电路DC/DC电源失效分析浅析

郑莉 冯枫 王甜

摘要：混合集成电路失效分析在提高集成电路的可靠性方面有着至关重要的作用。对混合集成电路进行失效分析可以促进企业纠正设计、实验和生产过程中的问题，实施控制和改进措施，防止和减少同样的失效模式和失效机理重复出现，预防同类失效现象再次发生。本文从测试工艺角度出发，结合多年工作经验，论述了DC/DC电源电路故障的几种有效的分析方法。

关键词：DC/DC电源 混合集成电路 故障现象 分析方法

引言

混合集成电路（Hybrid Integrated Circuit）是由半导体集成工艺与厚膜或薄膜工艺结合而制成的集成电路。混合集成电路是在基片上用成膜方法制作厚膜或薄膜元件及其互连线，并在同一基片上将分立的半导体芯片、单片集成电路或微型元件混合组装，再外加封装而成。具有组装密度大、可靠性高、电性能好等特点。随着电路板尺寸变小、布线密度加大以及工作频率的不断提高，使其在生产中会遇到各种各样的功能故障。要在大量的元器件和线路中迅速、准确地找出故障是不容易的。一般故障诊断过程，就是从故障现象出发，通过反复测试，做出分析判断，逐步找出故障的过程。因故障产生的原因繁多，有的产品情况较为复杂，所以这里就混合集成电路的一些常见故障现象分别给出相应的分析方法。

1. DC/DC电源产品无输出现象

1.1 DC/DC电源产品无输出无电流或电流过大过小

这种故障现象出现频率较高，优先查找混合集成电路的前级问题，着重检查功率回路和集成电路管芯是否正常运作。故障查找分不通电观察法和通电检查法两种检查方法。

1.1.1先使用不通电观察中的镜检法，在显微镜下观察前级电路中使用的管芯是否有明显划伤或损伤现象；印刷电阻是否有烧毁现象出现；印刷导带是否有两个不应该相连的导带连接一起致短路现象；产品的引线柱是否按照要求进行包锡。再根据相应的图纸察看是否存在管芯金丝或铝丝漏压或错压的现象。若均检查不出来故障问题则进行下一步方法。

1.1.2使用不通电观察法的万用表测量法，分别用万用表的二极管档位静态测量功率管的导通性，判断功率管是否正常工作。若功率管导通，出现问题后，一定要用万用表的欧姆电阻档位检查限流电阻是否与正常值偏差过大，如果过大，则需要同时返工功率管和限流电阻，避免二次返工。

1.1.3最后进行通电检查。给产品输入端加额定电压，使用万用表直流电压档测量，测量时万用表的地接输入地，电压档加探针，用探针测量输入电容端头是否有额定电压输入，再测量集成电路管芯IC的前端供电是否正常，管芯反馈的不饱和基准电压是否与正常值有较大偏差。

故障分析经验总结，针对此类故障现象问题大多存在这几项中，若这几项没有问题再去考虑其他问题。避免分析过程中多走弯路，减少分析的工作量。

1.2 DC/DC电源产品无输出存在与额定电流偏差不大的电流

DC/DC电源产品无输出但存在与额定电流偏差不大的电流时，此时优先查找混合集成电路的后级问题。先使用不通电观察法中的镜检法，在显微镜下观察后级电路中是否存在元器件损伤致短路或漏焊引线柱等其它现象。再使用万用表测量输出是否短路，若短路找出相应的短路元器件进行返修。如果经过以上排查后没有分析出原因，再启用通电检查法。加电测量集成电路管芯IC的前端供电是否正常，如果不正常，挑断集成电路管芯IC供电端的丝，再次使用探针测量供电端是否恢复正常，如果正常则是反馈回路出现问题，如果供电依然不正常则考虑前级问题。再相对应的进行故障分析查找。

这里指出，反馈环路内的故障诊断是比较困难的，在一个闭环回路中，只要有一个元器件出现故障，则往往整个回路中处处都存在故障现象。寻找故障的方法是先把反馈回路断开，使系统成为一个开环系统，然后再接入一个适当的输入信号，使用示波器根据信号接入点到输出点用探头逐一寻找发生故障的元器件或者其他故障点。

2. DC/DC电源产品输出电压异常现象

2.1 DC/DC电源产品输出高压

DC/DC产品输出高压时优先检查后级电路。使用不通电观察法重点先排查变压器、电感自身是否完好，再用万用表的二极管档测量变压器、电感连线是否正确。排查正常后，再反向给产品的输出端加所需要的输出电压，用探针测量431的基准电压是否正常以及当达到输出电压时431的跳变端是否正常跳变。排除此类故障后，测量光耦内部电阻是否跳变。发生产品高压故障现象后，通过这些方法多数可以快速找到故障问题。

2.2 DC/DC电源产品带载异常

DC/DC产品可以带半载或者小半载，使用不通电观察法检查变压器同名端连线是否正确及其自身是否完好。再在显微镜下观察集成电路管芯IC是否划伤，丝是否压错或短路。最后使用万用表欧姆电阻档测量限流电阻是否合格；若产品一点载都带不动，大多原因是变压器或电感同名端焊反或内部绕线错误所致。

2.3 DC/DC电源产品输出电压不稳定

这种故障在三温测试下不明显或时有时无。这种时候，需要让电路长时间工作一段时间，再检查电路是否正常。这种情况下往往有些临界状态的元器件无法长时间工作，就会暴露出来问题，然后对症处理。当输出电压、纹波偏差时，一般故障问题发生在基准器件偏差或者电容虚焊或失效。而当产品有正常输出但出现空载电流大时，此时效率偏低，优先考虑变压器或电感开缝、空载损耗、功率管虚焊等情况。

也可以使用示波器“DC”输入方式测试静态工作点。用示波器的优点是内阻高，能同时看到直流工作状态和被测点上的信号波形，以及可能存在的干扰信号及噪声电压等，更有利于分析故障。当测得值与正常值相差较大时，经过分析可以找出故障点。

3. DC/DC电源产品绝缘测试不合格

1、变压器或电感的出线口漆包线破损，线与线之间或线与磁罐之间接触；

2、变压器、电感是否粘接位置紧靠外壳致绝缘不合格；

3、引线电容紧靠壳壁致绝缘不合格；

4、漆包线磨损与内壳壁相接触致绝缘不合格；

5、漆包线磨损后同时接触到电容两端的极性，短路电容致绝缘不合格；

6、产品内部是否有杂质造成以上问题致绝缘不合格。

结语

基于混合电路DC/DC电源模块集成度高、工序繁多，在实际测试中，出现的故障现象多种多样，针对寻找的原因分析也就种类繁多，以上仅列举了几种常见的故障现象和多年返修经验总结出来的分析方法。这些方法的使用可根据设备条件，故障的分类情况进行灵活掌握。对于简单的故障，用一种方法即可查找出故障点。对于较复杂的故障则需采取多种方法相互补充，相互配合下才能找出故障点。在一般情况下，寻找明显故障的常规做法是，先用直接观察法，排除明显的故障，然后再用万用表检查静态工作点，最后再使用通电检查法检查内部电路运行情况。混合集成电路初测电性能失效后进行返工是难以避免的，但是可以通过故障分析总结出系列问题，再加严生产工序的操作要求来降低产品发生故障的几率，提高产品一次性的合格率。而文中提出的各种寻找故障的分析方法，在实际的工作中十分有效果，希望本文在很大程度上可以给同行业的相关技术人员带来更多实际性的帮助。

参考文献

1 杨翠侠 .混合集成电路故障分析方法浅析[J]. 集成电路通讯.2007,25:3.

2 朱瑞廉.JAM ES J LICARI,LEONARD R ENLOW.混合微电路技术手册-材料、工艺、设计、试验和生产[M].第2版.译.北京：电子工业出版社，2004.

3 李振亚，赵钰.混合集成电路技术发展与展望[J].元器件专题.2009,4.