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一种半导体器件故障检测方法及相关设备

2022-04-16 16:05:41 来源:中国专利 TAG:
一种半导体器件故障检测方法及相关设备【
技术领域
:】1.本发明涉及半导体检测领域,尤其涉及一种半导体器件故障检测方法及相关设备。
背景技术
::2.功率半导体器件,又称电力电子器件,主要用于电力设备的电能变换和控制电路方面大功率的电子器件。当功率半导体器件发生老化、受损或失效时,会影响功率半导体器件的可用性。现有技术中,对于功率半导体器件故障检测主要分为机械、电学和形貌三类。机械检测主要用于功率半导体器件出厂前的键合线工艺质量的检测,在检测过程中不可避免的会对被检测器件造成轻微的损伤,并且无法对器件进行在线检测。而电学检测则可以达到在线检测的效果,但对于不同的功率半导体器件需要单独设计不同的检测电路,并且对检测信号的分辨度以及检测人员的只是水平要求较高。形貌检测对于塑封后的器件智能采取破坏抽检或x-ray成像检测的方式。这两种形貌检测方法均需拆卸器件到特定设备或做成特定的测试结构,并且x-ray成本较高,测试效率较低。因此,如何快速便捷的对功率半导体器件进行检测是目前亟待解决的问题。技术实现要素:3.为了解决上述问题,本发明实施例提供了一种半导体器件故障检测方法及相关设备,可以快速便捷的确定待测半导体器件是否发生故障。4.第一方面,本发明实施例提供一种半导体器件故障检测方法,包括:5.获取参考信号通过待测半导体器件后的反馈信号;6.根据所述反馈信号和所述参考信号确定所述待测半导体器件的电路反射系数;7.确定所述电路反射系数与目标电路反射系数之间的第一差值;8.如果所述第一差值大于第一阈值,则确定所述待测半导体器件已故障。9.本发明实施例中,通过获取通过待测半导体器件后的反馈信号与参考信号来计算半导体器件的电路反射系数,并通过电路反射系数与目标电路反射系数之间的差值来确定待测半导体器件是否发生故障。10.在一种可能的实现方式中,根据所述反馈信号和所述参考信号确定所述待测半导体器件的电路反射系数,包括:11.根据所述反馈信号和所述参考信号确定所述待测半导体器件的电路反射信号;12.根据所述电路反射信号和所述参考信号确定所述电路反射系数。13.在一种可能的实现方式中,根据所述反馈信号和所述参考信号确定所述待测半导体器件的电路反射信号,包括:14.根据公式vr=vfb-vref/2确定所述电路反射信号,其中,vr为所述电路反射信号,vfb为所述反馈信号,vref为所述参考信号。15.在一种可能的实现方式中,根据所述电路反射信号和所述参考信号确定所述电路反射系数,包括:16.根据公式г=|vr|/|0.5vref|,其中,г为所述电路反射系数。17.在一种可能的实现方式中,确定所述待测半导体器件已故障之后,所述方法还包括:18.根据所述电路反射系数确定所述待测半导体器件的输入反射参数;19.根据所述输入反射参数的取值确定所述待测半导体器件中断开的键合线的数量。20.第二方面,本发明实施例提供一种半导体故障检测装置,包括:21.获取模块,用于获取参考信号通过待测半导体器件后的反馈信号;22.处理模块,用于根据所述反馈信号和所述参考信号确定所述待测半导体器件的电路反射系数;23.所述处理模块,还用于确定所述电路反射系数与目标电路反射系数之间的第一差值;24.所述处理模块,还用于如果所述第一差值大于第一阈值,则确定所述待测半导体器件已故障。25.在一种可能的实现方式中,所述处理模块具体用于:26.根据所述反馈信号和所述参考信号确定所述待测半导体器件的电路反射信号;27.根据所述电路反射信号和所述参考信号确定所述电路反射系数。28.在一种可能的实现方式中,所述处理模块还用于:29.根据所述电路反射系数确定所述待测半导体器件的输入反射参数;30.根据所述输入反射参数的取值确定所述待测半导体器件中断开的键合线的数量。31.第三方面,本发明实施例提供一种电子设备,包括:32.至少一个处理器;以及33.与所述处理器通信连接的至少一个存储器,其中:34.所述存储器存储有可被所述处理器执行的程序指令,所述处理器调用所述程序指令能够执行第一~二方面所述的方法。35.第四方面,本发明实施例提供一种计算机可读存储介质,所述计算机可读存储介质存储计算机指令,所述计算机指令使所述计算机执行第一~二方面所述的方法。36.应当理解的是,本发明实施例的第二~四方面与本发明实施例的第一方面的技术方案一致,各方面及对应的可行实施方式所取得的有益效果相似,不再赘述。【附图说明】37.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明实施例的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其它的附图。38.图1为本发明实施例提供的一种半导体器件的等效阻抗电路模型示意图;39.图2为本发明实施例提供的一种半导体器件故障检测方法的流程图;40.图3为本发明实施例提供的另一种半导体器件故障检测方法的流程图;41.图4为本发明实施例提供的一种输入反射参数的波形示意图;42.图5为本发明实施例提供的一种半导体器件故障检测装置的结构示意图;43.图6为本发明实施例提供的一种电子设备的结构示意图。【具体实施方式】44.为了更好的理解本说明书的技术方案,下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。45.应当明确,所描述的实施例仅仅是本说明书一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本说明书中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例,都属于本发明保护的范围。46.在本发明实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的,而非旨在限制本说明书。在本发明实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式,除非上下文清楚地表示其他含义。47.本发明实施例中,通过计算待测半导体器件的电路反射系数来确定待测半导体器件内部是否有老化或受损等故障。48.图1是本发明实施例提供的一种半导体器件的等效阻抗电路模型示意图,如图1所示,p1、p2为半导体器件的任意两个引脚。图1中等效阻抗网络电路中的等效阻抗为zin=r jx,其中,r为该等效阻抗网络电路的实部电阻,jx为虚部电抗。而半导体器件的老化和损伤很少是因为内部芯片损坏所引起的。其多数原因是由于芯片到封装引脚上的键合线断裂或键合线两侧的焊点老化损坏导致的。而当半导体器件中的键合线发生断裂时,将会导致实部电阻r增大,同时虚部电抗jx也会增大,从而导致zin的模值增大。而信号在穿过过程中如果通过阻抗不连续的节点,则会引起信号反射。具体的,可以使参考信号先通过一段固定长度的同轴传输线后,再接入等效阻抗网络电路中,则可以通过公式来求得反射信号的电路反射系数г。其中,z0为上述同轴传输线的特征阻抗。由此可见,以同轴传输线的特征阻抗为参考,可以求得参考信号通过等效阻抗网络电路后的电路反射系数。因此,通过将测量得到的电路反射系数与完好无损的半导体器件的电路反射系数进行比较,即可确认待测半导体器件中是否有键合线断开。49.基于上述测试思路,本发明实施例提供了一种半导体器件故障检测方法,如图2所示,该方法处理步骤包括:50.步骤201,获取参考信号通过待测半导体器件后的反馈信号。其中,可以将信号生成模块与待测半导体器件相连,信号生成模块负责生成参考信号。参考信号经过待测半导体器件后所得信号即为反馈信号。可选的,可以采用单频点信号作为参考信号,并将信号生成模块与待测半导体器件的任一个引脚相连,再从其它引脚中选择任一个引脚处进行信号采集,得到反馈信号。在一些实施例中,还可以在将信号生成模块的输出端与1×2功分器连接,得到两路参考信号。之后将功分器输出的其中一路参考信号与图1中的引脚p1连接,并从引脚p2进行信号采集,得到反馈信号。功分器输出的另一路参考信号与信号采集设备连接,从而得到参考信号。51.步骤202,根据反馈信号和参考信号确定待测半导体器件的电路反射系数。在一些实施例中,可以先根据反馈信号和参考信号确定待测半导体器件的电路反射信号,之后根据电路反射信号和参考信号确定电路反射系数。其中,由于参考信号在通过半导体器件的过程中碰到阻抗不连续的节点后会产生信号反射,电路反射信号会与向前传输的参考信号叠加在一起。由此可见,反馈信号实质上是参考信号与电路反射信号叠加后的结果。因此,在得到反馈信号和参考信号后,可以通过公式vr=vfb-vref/2,来求得电路反馈信号。其中,vr为电路反射信号,vfb为反馈信号,vref为参考信号。52.在求得电路反射信号之后,可以根据公式г=|vr|/|0.5vref|来求取电路反射系数。53.步骤203,确定电路反射系数与目标电路反射系数之间的第一差值。其中,目标电路反射系数为正常的半导体器件的电路反射系数。54.步骤204,如果第一差值大于第一阈值,则确定待测半导体器件已故障。55.在一些实施例中,在确定待测半导体器件已故障后,还可以根据电路反射系数来确定待测半导体器件中断开的键合线的数量。如图3所示,该方法处理步骤包括:56.步骤301,根据电路反射系数确定待测半导体器件的输入反射参数。其中,输入反射参数为散射参数(s参数)中的s11参数,则可以根据公式s11=20lg|г|来将电路反射系数г转换为输入反射参数s11。57.步骤302,根据输入反射参数的取值确定待测半导体器件中断开的键合线的数量。图4为本发明实施例提供的一种输入反射参数的波形示意图。如图4所示,波形1为无键合线断开的半导体器件的s11参数波形。波形2为断开一根键合线的半导体器件的s11参数波形,例如图1中示出的键合线1至键合线6中的任一根键合线断裂时,该待测半导体器件的s11参数波形即为波形2的形状。波形3为同侧并联的多根键合线中,有两根断开时的s11参数波形,例如图1中的左侧并联的3根键合线中,键合线1和2断开。或右侧并联的3根键合线中的键合线5和键合线6断开。波形4为非同侧的2根键合线断开时的s11参数波形。例如图1中的左侧并联的3根键合线中的键合线3与右侧的键合线6断开。波形5为非同侧的3根键合线断开时的s11参数波形。例如图1中的键合线2和键合线3以及右侧的键合线6断开。因此,可以通过将待测半导体器件的s11参数波形与图4中的各个s11参数波形进行对比,从而确定待测半导体器件中键合线断开具体数量。58.对应上述半导体器件故障检测方法,本发明实施例提供一种半导体器件故障检测装置的结构示意图。如图5所示,该装置包括:获取模块501和处理模块502。59.获取模块501,用于获取参考信号通过待测半导体器件后的反馈信号。60.处理模块502,用于根据反馈信号和参考信号确定待测半导体器件的电路反射系数。61.处理模块502,还用于确定电路反射系数与目标电路反射系数之间的第一差值。62.处理模块502,还用于如果第一差值大于第一阈值,则确定待测半导体器件已故障。63.在一些实施例中,处理模块502具体用于:64.根据反馈信号和参考信号确定待测半导体器件的电路反射信号。65.根据电路反射信号和参考信号确定电路反射系数。66.在一些实施例中,处理模块502还用于:67.根据电路反射系数确定待测半导体器件的输入反射参数。onlymemory;以下简称:rom)、可擦式可编程只读存储器(erasableprogrammablereadonlymemory;以下简称:eprom)或闪存、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(cd-rom)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本文件中,计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质,该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。79.上述对本说明书特定实施例进行了描述。其它实施例在所附权利要求书的范围内。在一些情况下,在权利要求书中记载的动作或步骤可以按照不同于实施例中的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果。另外,在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中,多任务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。80.在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本说明书的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外,在不相互矛盾的情况下,本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。81.此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本说明书的描述中,“多个”的含义是至少两个,例如两个,三个等,除非另有明确具体的限定。82.流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为,表示包括一个或更多个用于实现定制逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分,并且本说明书的优选实施方式的范围包括另外的实现,其中可以不按所示出或讨论的顺序,包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序,来执行功能,这应被本说明书的实施例所属
技术领域
:的技术人员所理解。83.取决于语境,如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”或“响应于检测”。类似地,取决于语境,短语“如果确定”或“如果检测(陈述的条件或事件)”可以被解释成为“当确定时”或“响应于确定”或“当检测(陈述的条件或事件)时”或“响应于检测(陈述的条件或事件)”。84.需要说明的是,本说明书实施例中所涉及的设备可以包括但不限于个人计算机(personalcomputer;以下简称:pc)、个人数字助理(personaldigitalassistant;以下简称:pda)、无线手持设备、平板电脑(tabletcomputer)、手机、mp3显示器、mp4显示器等。85.在本说明书所提供的几个实施例中,应该理解到,所揭露的系统、装置和方法,可以通过其它的方式实现。例如,以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的,例如,所述单元的划分,仅仅为一种逻辑功能划分,实际实现时可以有另外的划分方式,例如,多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统,或一些特征可以忽略,或不执行。另一点,所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口,装置或单元的间接耦合或通信连接,可以是电性,机械或其它的形式。86.另外,在本说明书各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中,也可以是各个单元单独物理存在,也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现,也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。87.上述以软件功能单元的形式实现的集成的单元,可以存储在一个计算机可读取存储介质中。上述软件功能单元存储在一个存储介质中,包括若干指令用以使得一台计算机装置(可以是个人计算机,连接器,或者网络装置等)或处理器(processor)执行本说明书各个实施例所述方法的部分步骤。而前述的存储介质包括:u盘、移动硬盘、只读存储器(read-onlymemory;以下简称:rom)、随机存取存储器(randomaccessmemory;以下简称:ram)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。88.以上所述仅为本说明书的较佳实施例而已,并不用以限制本说明书,凡在本说明书的精神和原则之内,所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本说明书保护的范围之内。当前第1页12当前第1页12
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