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KID65783AP显示IC的失效分析与研究

作者:王少辉,项永金 时间:2020-04-29 来源: 收藏

  王少辉,项永金(格力电器(合肥)有限公司,安徽 合肥 230088)

本文引用地址:https://www.eepw.com.cn/article/202004/412573.htm

  摘 要:柜机空调显示板在厂内生产过程与售后出现大量失效,故障现象表现为显示多划、混乱、LED灯异常点亮等。经过分析为KID65783AP显示IC失效导致,失效模式为1脚对V CC 属性异常或其他引脚对V CC 属性异常。失效芯片经分析为部分管脚,以及部分管脚偏大。本文结合的失效机理,失效电路,对产品设计进行优化更改,提高的ESD(MM)水平。产品同时导入的测试,从显示IC产品本身测试筛选提高

  关键词:显示驱动IC;

  0 引言

  显示界面比较简单的场合,常采用LED作为显示屏,主要是LED本身可发光,寿命长,价格低,且驱动简单。LED显示屏被大量应用于空调显示板,使用显示效果较好。驱动LED发光二极管采用显示驱动芯片,可以实现多段驱动,价格低,驱动方式简单。显示芯片失效后,会导致出现显示混乱,使整机无法正常显示,对整机使用效果影响较大,因此研究驱动显示IC的失效模式、失效机理非常重要。

  1 事件背景

  家用柜机空调显示板在厂内生产,以及售后故障失效突出。统计厂内直接在生产测试中出现故障,售后使用失效时间也较短。故障现象表现为显示混乱,对故障件进行复核分析,均为内机显示板显示驱动IC失效,已严重影响空调售后故障率,显示驱动IC失效问题急需进行分析解决。

  2 失效原因及失效机理分析

  KID65783AP显示IC失效,如图1所示,厂内主要是显示IC不同管脚短路,阻值变小,售后失效故障品也伴随主控芯片失效。从外观检查,售后失效故障品P板均有烧黄。开封查看晶圆内部不同管脚间均有过电击穿损伤痕迹。

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  失效模式主要有两种,一种是不同管脚对地与电源脚电阻值小,有的测试近似短路状态,主要表现故障为缺划、多划等;另一种为芯片管脚反向漏电流偏大,表现故障为灯微亮。

  2.1 管脚值小或短路

  故障显示板全屏显示,查看3个显示笔段缺划,故障如下图2所示,测试对应显示驱动芯片管脚均有损伤。此故障在厂内与售后均有失效,失效故障模式相同,均为不同管脚内部晶圆过电损伤。

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  部分故障品测试为电源脚或地脚,对输入或输出脚阻值小,或接近短路状态。如下图3所示,此单故障品电源脚(9脚)与输入脚(1脚)阻值小,正常品为MΩ级,不良品在欧级已接近短路状态。PIN1-9短路,对应原理图为芯片内部的D1二极管短路。

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  对故障品晶圆开封,去除表面封装树脂,开封发现PIN1对V CC 线路上的二极管出现击穿损伤点,如下图4所示。

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  2.2 管脚漏电流偏大

  单个芯片测试性能无异常,故障品主要在厂内失效,如图5所示,显示板关机后会有部分笔段发光二极管显示微亮。

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  失效故障品表现为V CC -IN7出现50µA左右的漏电流(规格书对V CC -IN漏电流未做规定),如下图6、图7所示为芯片内部对应失效点。

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  正常品的V CC 对IN1-6端口反向漏电流几乎是为0,如图8所示QT2半导体特性曲线对比。从I/O特性判断并非是EOS/ESD原因,晶圆本身的原因不能排除。

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  3 电路设计核查分析

  具体显示驱动芯片驱动电路如图9所示,用来驱动数码管与发光二极管点亮,驱动电压5~12V,驱动电压较低。主控芯片传输高低电平信号到U103显示芯片,显示芯片根据主控信号输出电压控制不同的发光二极管点亮,实现正常的显示功能。

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  4 失效解决方案

  从产品设计本身提高耐电压能力,使产品各项性能提高,增强。对产品筛选检验测试增加新的管控项目,强化产品的测试筛选。

  4.1 导入漏电流测试

  厂家对出厂产品检测方法进行强化改善,增加管脚的漏电流的测试,增加输入输出电流法检测,对器件管脚进行检测,避免因厂家检测问题导致故障品流入我司。

  在输出端与输入端端子间追加漏电流测试项目,晶圆状态有问题,可以有效检出。具体如表1、图10、图11所示。

  4.1.2 输出端耐电压检测

  由于故障品为EOS损伤,损伤点为输出端对地漏电流偏大,对现有测试项目强化,对各输出端增加耐电压检测项目。测定条件和方法:各channel的V CC →OUT Leak。具体测试条件如表2、图12、图13。

  4.2 提高晶圆的抗静电能力

  通过改变晶圆的内部的间隙来提高晶圆的抗静电能力,主要扩大如图14所示6个位置的间距。导入优化,将失效区晶圆内部区域间距放大,提高本体的ESD(MM)水平。如图14、表3所示,改善之后晶圆抗静电耐压能力明显提高。

  5 失效整改总结及意义

  确认芯片失效为厂家本身产品设计,以及筛选不良,在我司使用出现故障。通过改变失效位置晶圆内部的电气间隙,提高晶圆的耐压。增加输入与输出端的漏电流测试,以及耐电压测试,可有效地提高产品本身的抗静电能力,且更好地对产品进行筛选。本文从KID65783AP显示IC的失效原因,以及失效机理、应用电路等多方面进行分析,提高了芯片本身的抗静电能力,售后整改效果显著。

  参考文献:

  [1] 杨周伟,翟东媛.高抗ESD瞬态电压抑制器的研究[J].功能材料与器件学报,2013(8).

  [2] 郝素荣.集成电路的原理及可靠性分析[J].电子制作,2013(04).

  [3] 赵智超,吴铁峰.CMOS器件受静电损伤的机理及保护[J].科技创业月刊,2017(10b).

  (注:本文来源于科技期刊《电子产品世界》2020年第05期第79页,欢迎您写论文时引用,并注明出处。)



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