谈微电子专用设备的维修

学术论文 2007-08-11 17:09:57

吕  超

    摘要  微电子设备包含机械、电气技术、各种传感器技术,还包含电源、真空、制冷、激光、超声、焊接等各门类的知识。维修时要有充分的备件、设备数据的备份、微电子产品生产工艺知识,从局部入手还应该整体把握,可进行合理的更换来查找故障。
    关键词  微电子设备  备件  备份  合理更换
    中图分类号  TN607  文献标识码  B

    一、维修应有充分的备件
    现在较为先进的微电子设备出现故障时,提倡自己动手修复损坏的器件,但有些核心器件的损坏,只能靠更换损坏件来修复设备。如美国westbond公司生产的超声波丝焊设备,该设备的机械传动、气源、电气部分出现故障,通过自主调整、检查维修但基本上能排除故障。但应用压电效应产生超声的部件,如超声转换器、超声模块等,其技术含量比较高,如果这些器件损坏无法修复,而且这些核心部件又有知识产权保护,只有通过原厂才能买到相匹配的备件。因此,保障好现代微电子设备正常运行,准备充分必要的备件具有积极的作用。
    二、为设备做好所有数据的备份
    很多微电子专用设备采用计算机集中控制,尽管设备厂家都为用户提供了安装用的软件光盘,但为了在以后的使用中更保险可靠,还是应该给计算机做备份,这是一项简单但十分重要的工作。曾经出现过一台进口设备安装调试完后,没有给设备计算机硬盘上的内容做备份,以为备有安装光盘软件就保险了。但该设备计算机应用软件出现故障时,重新安装软件还是不能修复,最后发现是因为设备计算机内一个出厂时安装的专用转换程序遭到破坏,最后只得到其他单位将该设备计算机所缺的程序拷贝过来,设备才恢复正常。
    一台从以色列K&S公司进口的7100型砂轮划片机,调试完成后,用ghost软件将整个计算机硬盘备份成镜像文件,再刻录成光盘。当该机软件出现故障或计算机系统崩溃时,用备份的光盘,轻松地恢复了设备数据。
    三、必须了解一定的微电子产品生产工艺
    在许多故障的排除过程中,都是从微波器件的生产工艺原理、设备构成逐步分析,逐步排除各种可能导致的原因,最终发现并解决问题。英国pyramid公司的JK702H型激光缝焊系统在焊接过程中,发现焊接飞溅物多,甚至在被焊物体表面形成飞溅颗粒,影响焊接后的产品质量。如果单纯从设备角度来排除故障,可能无从下手,因为设备工作状态正常。如果单靠工艺人员调节焊接工艺参数,如激光能量等也不能解决问题。如果理解了激光焊接工艺,再结合设备分析,问题就会迎刃而解。
    四、应该整体把握局部入手
    维修专用微电子设备,首先须从整体把握该设备的工作原理、总体结构。如意大利ACS公司的LS500型垂直阴极磁控溅射台,它是在密闭的高真空下,使充入的氢气电离产生的氢粒子轰击稀有金属靶材,使靶材原子从表面射出,再沉积到工件上。懂得了溅射原理,尽管该设备复杂系数很高,从结构上可以把设备大致分成几个部分:所需的高真空部分;使氢电离产生氢粒子和电子的射频电源部分;旋转运动的机械部分;溅射完后所必需的冷却部分。从设备原理到总体结构,再细分到每一部分,这样对整个设备系统维修就不会感到茫然。再结合故障现象很快就可将故障定位,再从故障局部入手进行修复,使得维修得心应手。因此,不论多么复杂的设备系统,只有从整体上把所涉及的各专业部分吃透,才能使维修工作做到思路清楚。
    激光参数和波形的选择是根据焊接材料、熔池要求深度、焊缝要求宽度、重叠度、焊接效果等来确定的。在焊接中,一般采用带有前置尖峰的激光脉冲波形(图la),以实现在工件表面上光束的祸合。它利用开始出现的尖峰,使金属表面状态得到迅速改变,但图la波形中尖峰作用期间容易使金属高速熔化而形成飞溅颗粒。为了消除前置尖峰的影响,可通过调整激光参数来改善输出激光波形(图1b),主脉冲采用带有预脉冲的激光波形(近似于平顶波的脉冲波形),第一个脉冲可以控制裂缝,第二个脉冲(波形中能量为零的部分)起到冷却材料的作用。这样将设备与工艺与原理结合在一起分析调整,使问题得到圆满解决。

 

    五、进行合理更换来查找故障
    进行备件更换,也是检测现代微电子设备并排除故障的好方法。并不是说更换备件后,设备正常就完事,损坏的器件提倡自己动手修复,如果不能修复也提倡用国产零部件代换进口件。
    一台美国westbond公司的7400B型丝焊机送丝动作很小,不能正常进行金丝焊接,将送丝参数调到最大,故障依然;再检查调整机械传动部分,仍不见改善。观察测量驱动送丝的直线电机动作比较小,认为可能是驱动直线电机的控制板出问题。由于单位有很多台同类型的丝焊机,故用正常工作设备上的CPU控制板来替换,故障消除,那么故障在CPU板上。该CPU板集成度很高,加之图纸不详细,要对CPU板维修比较困难,咨询国内代理商也无法维修,只有更换CPU板来修复设备。试着自己维修,根据经验从驱动直线电机的最后一级放大电路向前检查,所有的功率放大器均正常,通过更换板上的D/A,A/转换器仍不能解决问题,最后怀疑CPU上的控制程序不对,更换CPU板上的两个MC68000型EPROM后,设备所有动作正常,那么故障缩小到两个EPROM上。将好的MC68000型E-PROM的程序读出来,再将读出来的程序重新写入有故障的EPROM内,装上试机,设别动作正常,至此CPU板上的故障完全修复了,节约了几万元的维修资金。这次维修是在未完全搞清楚电路图的情况下通过不断地更换零部件来查出故障点的,这种方法在某些情况下非常有效,既能排除故障,又节约了维修费用。          

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[责任编辑:流苏]