線性制品教育資料

1、一、 制品技術(shù)背景知識1. 晶體管的種類（1）雙極型晶體管（Bipolar Junction Transistor）雙極型晶體管又叫晶體三極管，簡稱晶體管。圖1 為NPN型晶體管的結(jié)構(gòu)，它由1個高摻雜的N+型e區(qū)、很薄且雜質(zhì)濃度很低的P型b區(qū)、及與b區(qū)有很大結(jié)面積的N型c區(qū)組成。雙極型三極管在一定條件的外界電壓下，通過內(nèi)部電流分配原理，可以實現(xiàn)IbIc間的近似線性放大，故它是電流放大器件。雙極型三極管的導電成分中，既有多子，又有少子。N+NPebbc圖1. NPN管平面結(jié)構(gòu)圖ceb圖2. NPN管的表示符號壓降方向壓降方向壓降方向（2）場效應管（Field Effect Transistor）

2、場效應管是一種利用電場效應來控制電流的半導體器件，其特點是控制端基本上不需要電流，且受溫度、輻射等外界條件影響小，便于集成。它又分為結(jié)型（JunctionFET）和絕緣柵型（Metal-Oxide-Semiconductor）兩大類。相對于雙極型晶體管既利用多子、又利用少子導電的特點，場效應管是利用半導體中的多子來實現(xiàn)導電的，所以又稱單極型晶體管。DSG圖4. 表示符號壓降方向壓降方向N+PPS圖3. N溝道結(jié)型場效應管結(jié)構(gòu)N+NGD結(jié)型場效應管（N溝道）的結(jié)構(gòu)見圖3，它也有三極，分別使用兩個N+高摻雜區(qū)作為源（S）和漏（D），及1個P摻雜區(qū)作柵（G），D、S之間的N型區(qū)域作為載流子流經(jīng)的通道

3、，稱為導電溝道。正常使用時結(jié)型N溝道管的外加電壓見圖4，它的特點是：兩個PN結(jié)全部處于反向，導致耗盡層變寬，N溝道變窄，從而減小了流過N溝道電流大小。這樣，通過改變外加電壓的大小就可以控制耗盡層的寬度，從而進一步影響N溝道電流大小。絕緣柵型場效應管（N溝道）的結(jié)構(gòu)見圖5，在P型襯底上擴散有兩個高摻雜的N+阱，分別接源極和漏極，而柵極與襯底之間有SiO2絕緣層。正常使用時G極接正電壓，這導致P型襯底的多子空穴遠離G極，少子電子則被吸附在G極下面SiO2絕緣層表面，形成反型層N溝道。與結(jié)型FET類似，在D、S間電壓的影響下，這個溝道也能起到導電作用，而且GS、DS間的電壓也與溝道寬度有關(guān)系，從而進

4、一步影響到溝道電流的大小。N+N+PS圖5. N溝道增強型MOS管結(jié)構(gòu)GD耗盡層BDSG圖6. 表示符號壓降方向壓降方向B壓降方向NMOS管與PMOS管組成的互補電路稱為CMOS電路，CMOS電路具有功耗低，抗干擾能力強、輸入電流小、便于集成等特點，是目前最常用的集成電路之一。（3）晶體管與場效應管的比較晶體管場效應管多子+少子導電，易受溫度、輻射等的影響多子導電，適于在惡劣環(huán)境下使用噪聲系數(shù)相對較大噪聲系數(shù)小，適于作低噪聲放大器的前級電壓放大倍數(shù)較大，適于作中放電壓放大倍數(shù)相對小輸入電阻相對小輸入電阻大，適于作測量儀器的輸入端。集極要取一定量電流柵極基本不取電流三極固定源漏極可互換，靈活性高

5、可集成性相對不好便于集成2. 半導體封裝概述（1）封裝的作用主要作用有：使元器件能與外部電路連接；使元器件不受外部環(huán)境污染；易于安裝、運輸；使元器件使用時能正常散熱。（2）主要封裝形式簡稱全稱中文名稱SSIPSlim Single In-line Package細型單列直插DIPDual In-line Package雙列直插ZIPZigzag In-line PackageZ字形直插封裝SOPSmall Outline Package小外型封裝TSOPThin Small Outline Package薄型SOPQFPQuad Flat Package四列扁平封裝SOJSmall Outli

6、ne J-leaded Pkg小外型J管腿封裝QFJQuad Flat J-leaded Package四列扁平J型管腿PGAPin Grid Array針柵陣列封裝BGABall Grid Array球陣列封裝CSPChip Scale Package芯片級封裝黑體字的封裝形式表示SGNEC曾經(jīng)生產(chǎn)過的品種；QFJ又叫PLCC（Plastic Leaded Chip Carrier）；CSP已成為今后一段時間半導體封裝的發(fā)展方向。（3）封裝主要流程主工序小工序作用劃片貼膜將UV膜貼在園片底部劃片將園片上的chip彼此分開UV照射降低UV膜的粘度劃片外觀標記劃片等原因造成的不良粘片粘片將chi

7、p粘在LF上粘片外觀檢查粘片情況好壞銀漿固化用高溫將銀漿固化鍵合鍵合用金線將chip和LF管腿連接起來鍵合外觀檢查鍵合情況，剔除不良品封入封入用樹脂將chip包起來樹脂固化樹脂強度增加封入外觀檢查封入情況，標記不良品電鍍電鍍將LF鍍一層鉛鎳合金，防止LF氧化，增加可焊性電鍍外觀檢查電鍍情況，標記不良品打印打印打印品名、批號打印外觀檢查打印情況，標記不良品成形管腳加工將LF上的IC分離，并進行管腳成形成形外觀檢查成形情況，剔除不良選別DC測試剔除直流測試不良品AC測試剔除交流測試不良品全檢全數(shù)外觀修正或剔除外觀不良品入檢抽樣檢查特性和外觀抽檢、判斷合否包裝入庫保障儲存、運輸安全便利3. NEC半

8、導體器件命名及分類NEC半導體器件品名一般由3部分構(gòu)成：uPC4570HA構(gòu)造機能 制品序列號 封裝形式構(gòu)造機能及封裝形式定義如下：機能含義PKG含義uPA復合管電路HASSIPuPB雙極型數(shù)字電路GS300mil SOPuPC雙極型模擬電路GT375mil SOPuPDMOS電路GB10mm QFPuPGGaAs集成電路LA300mil SOJLE400mil SOJCX300mil DIP二、 線性電路概述1. 線性集成電路的定義線性集成電路原指輸入輸出呈線性關(guān)系的集成電路，目前常用來泛指數(shù)字電路以外的集成電路，比如運算放大器、比較器、穩(wěn)壓器、乘法器、壓控振蕩器、調(diào)制解調(diào)電路等等，種類繁多

9、。2. SGNEC的線性集成電路目前SGNEC正式生產(chǎn)的線性集成電路有24個品種，49種型名，封裝形式全部是SSIP（7、8、9Pin）。除少部分國內(nèi)銷售外，絕大多數(shù)是返銷日本。SGNEC線性產(chǎn)品品名、功能見附表1。近年來，為適應市場發(fā)展的需要，線性集成電路也開展了Foundry業(yè)務。主要有友旺SSIP組裝加工業(yè)務、DIP電表電路組裝測試業(yè)務等。三、 代表制品介紹1. 通用雙運放KC4570HAKC4570HA是低噪聲、高速、寬通帶雙運放，適用于音頻前置放大器、均衡器、有源濾波器等。結(jié)構(gòu)框圖如下：345678921-+out-+outV+V-V+圖7. KC4570HA內(nèi)部電路框圖運放的主要特

10、性參數(shù)有：*入力offset電壓：使輸出為0時輸入端所加的補償電壓。*入力offset電流：輸出為0時流入兩輸入端的電流差。*入力bias電流：輸出為0時流入兩輸入端的電流和平均值。*同相信號去除比：差模電壓增益與共模電壓增益之比，一般dB表示。*電源變動去除比：電源電壓的單位變化所引起的Vio的變化率，一般dB表示。*電壓放大倍數(shù)：開環(huán)時直流電壓的放大倍數(shù)，一般用dB表示。*增益帶寬積：衡量運放頻率特性好壞的重要參數(shù)，是放大倍數(shù)與信號頻率的乘積。*輸出轉(zhuǎn)換速率：輸入端在施加規(guī)定的大信號階躍脈沖時，輸出電壓隨時間的最大變化率。以上參數(shù)都已列入國家標準，并使用專用標準電路進行測試，按標準公式進行

11、計算。KC4570HA的主要電氣參數(shù)如下：項目略號MINTYPMAX單位工作電壓Vcc±4±12±16V工作電流Icc58mA入力offset電壓Vio±0.3±5mV入力offset電流Iio±10±100nA入力bias電流Ib100400nA同相信號去除比CMR80100dB電源變動去除比SVR80100dB電壓放大倍數(shù)Av90110dB增益帶寬積GBW1015MHz輸出轉(zhuǎn)換速率SR57V/usKC4570HA一般只進行1次DC測試，當客戶有特別要求時，可以進行NL（Noise Level）測試。DC測試盒線路圖見附圖

12、1。2. 音頻衰減器KC1406HA圖8. KC1406HA電路框圖衰減器1423衰減器2687穩(wěn)壓器159輸入1輸入2Vcc=12V輸出1出2KC1406HA是雙路衰減器，適合于在遙控器中控制音量使用。結(jié)構(gòu)框圖如下：KC1406HA自帶了一個穩(wěn)壓源，可以方便的提供穩(wěn)定的電壓輸出。通過調(diào)節(jié)Pin2、Pin8端電壓的大小，可以控制兩個衰減器的衰減度。控制電壓與衰減度的關(guān)系如下圖所示：0dB-30dB-60dB1V5VVcont衰減度圖9. KC1406HA控制電壓與衰減度特性曲線KC1406HA主要電氣特性參數(shù)如下：項目略號MINTYPMAX單位工作電壓Vcc8.012.014.4V工作電流Ic

13、c6.08.513.5mA最大輸出的衰減度Av-202dB最大輸出的失真率THD0.51.0%通道分離度Sep64.070.0dB衰減度1ATT1-1.501.0dB衰減度2ATT2-34-30-26dB衰減度3ATT3-77-71dB以上參數(shù)大部分都是對交流信號而言的，故KC1406HA不但要進行DC測試外，還要進行AC測試。AC測試盒線路圖見附圖2。四、 線性產(chǎn)品測試概述1. 線性測試系統(tǒng)的構(gòu)成線性產(chǎn)品的測試系統(tǒng)由硬件和軟件兩部分構(gòu)成，硬件包括測試臺、分選器、測試盒、電纜等；軟件則包括系統(tǒng)軟件和測試程序兩部分。測試臺、分選器以及系統(tǒng)軟件提供一個測試平臺，是通用的；而測試盒、測試程序則是針對

14、某一種器件，是專用的。測試盒近似于被測器件實際應用時的線路，測試程序則指定了測試條件與測試規(guī)格，是器件測試的核心。測試系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)見下圖。CPU及控制單元測試程序測試盒被測器件判定回路分選器控制測定單元驅(qū)動單元驅(qū)動單元條件設定測定單元條件設定判定條件測定結(jié)果 良否、級別分選器良否、級別 開始、結(jié)束測試電纜通信電纜測試臺及系統(tǒng)軟件圖10.線性產(chǎn)品測試系統(tǒng)構(gòu)成2. 線性產(chǎn)品的測試種類選別測試的目的是為了正確剔除因設計、擴散、組裝等原因造成的特性不良品。依據(jù)測試時的條件及目的不同，線性測試主要又可分為DC測試、AC測試、NL測試、CC測試、實裝測試等幾種形式。DC測試又叫靜態(tài)參數(shù)測試，主要是為了檢驗I

15、C的直流電特性，比如Vcc、Icc、Vo等，同時也具有剔除組立不良的功能。AC測試又叫動態(tài)參數(shù)測試，主要是測試IC在接近于實用的狀態(tài)下，對交流信號的響應，比如帶寬、衰減度、失真度等。NL測試是靜態(tài)噪聲測試，即測試IC在無信號輸入時，輸出信號（噪聲）的最大值及平均值，該測試主要是針對有要求的音頻電路的。CC測試（電容充放電）是通過充電電容對IC各管腿的放電，以老化IC，剔除某種模式的初期不良品，如組立鋁觸須等。實裝測試是在完全實用狀態(tài)下對IC進行的測試，目的是剔除實用狀態(tài)下可能出現(xiàn)的顯性不良。以前生產(chǎn)的彩電電路就要進行實裝測試。各測試工序所用測試臺型號見下表測試類別測試臺制造商DC測試UIC50

16、40、MH190ANDOAC測試WL123G、WL123QSIBASOKUNL測試TA183ENECCC測試C-CHARGE BOXRYOWA上述測試工序一般按CCDCNLRDCAC的順序執(zhí)行。事實上，大部分產(chǎn)品只實施上述測試中的12種。目前SGNEC生產(chǎn)的各線性產(chǎn)品測試流程見附表1。另外，一些產(chǎn)品可以通過在DC測試盒外追加AC信號源，或者在DC測試盒內(nèi)部追加AC信號發(fā)生電路的方式，來實現(xiàn)DC、AC同時測試，這叫做DC化AC測試，如KC1330HA、KC1490HA的DC測試就屬此類。3. 線性測試的特點（1）測試不穩(wěn)定這是相對于數(shù)字器件測試而言的。線性產(chǎn)品的器件結(jié)構(gòu)一般是雙極型，信號一般是模

17、擬的；測試盒提供的測試周邊電路也是模擬的，所以線性測試易受到溫度、電磁環(huán)境、電纜的電容效應及設備穩(wěn)定性的影響，相對較不穩(wěn)定。（2）測試周邊電路相對復雜線性電路在應用中常要追加一些電容、電感、大電阻、甚至一些可調(diào)器件，由于這些器件集成化相對較困難，所以一般放置在外接周邊電路中，所以測試盒內(nèi)阻容器件也就較多；再加上一個測試盒要針對幾十個甚至上百個測試項目，要保證每個項目的測試條件都得到滿足，并且項目與項目之間電路切換正常，就不可避免的增加了測試盒電路的復雜程度。尤其是DC化AC測試。（3）測試程序與測試盒緊密相連在線性測試中，測試盒與測試程序都是專門針對某一種器件的。測試程序指定的條件，必須先經(jīng)過

18、測試盒電路的處理，才能送到被測器件上；而測試臺測到的輸出值，也是經(jīng)測試盒電路處理后的測試值，所以二者是密不可分的。測試盒就相當于測試程序與被測器件之間的硬件接口。五、 DC測試臺與測試程序1. DC測試臺簡介目前SGNEC線性DC測試臺有UIC5040與MH190兩種，前者可看成后者的升級版。UIC5040可測48Pin以內(nèi)的雙極、MOS等電路的直流參數(shù)，測試電壓范圍為±120V，電流范圍為±1A。它以Z80為CPU，具有操作簡單，體積小，可靠性高等特點；它的測試程序用CMOS保存，不易丟失；主要測試模式有VM、VFM、IFM、VMD、S&H等；同時還可進行條件遞增

19、/遞減測試、平均值測試、絕對值測試、內(nèi)部測試、采樣/保持、結(jié)果計算等特殊測試。2. DC測試程序解讀UIC5040使用會話式的機器碼語言，每一個語句都由5字節(jié)組成，其中第1個字節(jié)為Word名，它決定了該語句的作用，常用Word語句如下：Word名含義01、02、07、09DPS電源設定04、05、06外部線設定10、15PIN接續(xù)設定20Control Bit設定21、22DC測定模式設定24、25測試規(guī)格上下限設定2C測定時間、BIN、S&H設定2D、2ADPS上下電時序設定2B跳轉(zhuǎn)語句跳出點設定2E跳轉(zhuǎn)語句跳入點及TNo設定30遞增/遞減及平均值測試模式設定另外，將Word名轉(zhuǎn)化為

20、二進制，最高2 bit還決定了是否實施測試及是否進行數(shù)據(jù)輸出。例如：語句Word名含義2100100001Test不實行, Data Log不施行, 21A110100001Test實行, Data Log施行, 21AC10101100Test實行, Data Log施行, 2C6501100101Test實行, Data Log不施行, 25對產(chǎn)品測試程序的解讀，應與測試盒線路圖、制品功能圖結(jié)合在一起使用?，F(xiàn)以KC4570HA一段DC測試程序為例，解釋如下：No.語句含義T301015007100211500710080020061021402008202D1000001020400000

21、0010AA80213011000000002510900720AC0501D000DPS1=15.00V Clamp電流100mADPS2=-15.00V Clamp電流100mADPS8=0.200V Clamp電流100mAIFM=020.0mA Clamp電壓20VML1電源Delay 1msEXT BIT2 ON地.地.DPS8.空.DPS2.DPS1.ML1.空空.空.空.空.空.空.空.空MAX<-09.00VTest+Log,5ms,cat1/DT4A020000000Test+Log,EXT BIT3 ON,其他不變結(jié)合測試盒線路圖及產(chǎn)品框圖，可知T3的測試機理是：KC

22、4570 AMP1的負輸入端通過100歐電阻接0.2V電壓，正輸入端接地，而輸出端接IFM=20mA。正常情況下，輸出端電壓應-15V與I*Rc的和，但當AMP因組立或其他因素導致功能喪失，則輸出端將表現(xiàn)為正電壓，測試FAIL。而T4是測試AMP2的。六、 AC測試臺與測試程序1. AC測試臺簡介目前使用的AC測試臺有兩種：WL123G與WL123Q，都是模塊化結(jié)構(gòu)，有豐富的信號源模塊及測定模塊可供選擇，比如AF、RF、FM/AM信號源、測試儀等。2. AC測試程序解讀WL12也是使用會話式的機器碼程序語言，語長固定，每一個STEP語句都由40個字節(jié)組成；頭兩個字節(jié)決定了該語句的測試模式，WL

23、12提供的測試模式主要有：測試模式含義1:TEST正常測試、判定P/F2:CHECK只測試、不判定9:SEND條件送出、不測試、不判定-2:CAL只計算、不判定-1:CAL+CMP計算判定3:CMP根據(jù)上一步測試結(jié)果判定0:SKIP不測試，直接轉(zhuǎn)到下一步13:WAT+CMP重復測試+判定（規(guī)格、回數(shù)）14:WAIT重復測試、不判定P/F7:JUMP跳轉(zhuǎn)語句5:SWEEP測試條件變化測試結(jié)果變化-3:THD失真度測試子程序，類似SWEEP6:BIN依據(jù)DATA及LMT分級0-178:SORTBIN根據(jù)測試結(jié)果分級1-611:SORTBIN根據(jù)測試結(jié)果分級1-31其中TEST是最常用的測試模式。與

24、DC類似，對制品程序的解讀也要結(jié)合測試盒線路圖及制品框圖?，F(xiàn)以KC1406HA AC測試程序T4為例，解釋如下：字節(jié)內(nèi)容含義0.11指定本Step為TEST測試模式2.370與32、33、38、39字節(jié)一起確定Low Limit=0.70mVrms4.5450與32、33、38、39字節(jié)一起確定High Limit=4.50mVrms6.7900測試延時時間900ms8.93Fail BIN為310.11$0880Cont Bit 5, 9置高電平(K5,K9動作)12.13$0000Cont Bit17-32置低14.15$0002Cont Bit33-40置低,電壓施加ON16.17$00

25、00Vcc設定，沿用最初的12.00V18.19$0000FM/AM調(diào)制解調(diào)，未使用20.21$0000程控輸出電壓D/A=0V(Vcont=0V)22.23$0000未使用24.25$0001程控輸出電壓源D/A選擇為1號26-29$0000未使用30.31$0000通用板功能設定，無32.33$40A1AF電表1,帶寬20KH,量程40mV34.35$0960AF ATT 16dB, 實質(zhì)輸出約500mV36.37$3E00OSC 1KHz，DVM量程8V38.39$2424Data Log ON, 單位.00mVrms結(jié)合AC測試盒線路圖及產(chǎn)品框圖可知，本STEP是測試KC1406的AT

26、T2，當控制電壓為0V，輸入信號為500mV/1KHz時，測輸出量的大小（輸出先要經(jīng)過一個50倍的放大）。七、 不良解析方法1. 不良多發(fā)的原因分析造成線性測試不良多發(fā)的因素有很多，但可歸結(jié)為3大類：環(huán)境因素、設備因素、產(chǎn)品因素。在環(huán)境控制較好的情況下，后兩者就是主要原因。（1）常見的設備因素類別起因表現(xiàn)分選器沖程不夠位置偏移振動過大屏蔽問題故障多發(fā)不良品手動測試PASS，且同一種產(chǎn)品其他分選器測試無問題；常常還伴有IC管腳彎曲的發(fā)生。測試盒器件損壞器件老化斷線共地不良設計缺陷一般良品、不良品手動都經(jīng)常FAIL，但更換測試盒后測試PASS。插座磨損嚴重固定不緊位置偏移接觸電容一般目視能發(fā)現(xiàn)；測試臺器件損壞器件老化PM不過；其他測試臺測同一種產(chǎn)品無問題。電纜斷線未插緊浮游電容干擾一般良品、不良品手動測試都FAIL，但其他設備PASS。（2）常見的產(chǎn)品因素類別起因表現(xiàn)組立組立、封入等造成的芯片或金線損壞不良品手動FAIL，項目較多，且與設備不相關(guān)