器件一旦坏了,千万不要敬而远之,而应该如获至宝。
开车的人都知道,哪里最能练出驾驶水平?高速公路不行,只有闹市和不良路况才能提高水平。社会的发展就是一个发现问题解决问题的过程,出现问题不可怕,但频繁出现同一类问题是非常可怕的。
失效分析基本概念# p2 E+ G6 R9 v- v* }
定义:对失效电子元器件进行诊断过程。' v4 k2 O: H/ B5 [
1、进行失效分析往往需要进行电测量并采用先进的物理、冶金及化学的分析手段。
2、失效分析的目的是确定失效模式和失效机理,提出纠正措施,防止这种失效模式和失效机理的重复出现。
3、失效模式是指观察到的失效现象、失效形式,如开路、短路、参数漂移、功能失效等。
4、失效机理是指失效的物理化学过程,如疲劳、腐蚀和过应力等。9 ~1 p! x2 Y# T$ y$ z |
失效分析的一般程序
1、收集现场场数据

2、电测并确定失效模式) ~( n. v9 ^1 p- `
3、非破坏检查
4、打开封装* L# E+ e5 a% C! J9 y
5、镜验: Q+ a6 p" r1 E' y0 m4 r& Z
6、通电并进行失效定位
7、对失效部位进行物理、化学分析,确定失效机理。
8、综合分析,确定失效原因,提出纠正措施。0 Y4 Z- Y Z: m6 n, e
1、收集现场数据:
2、电测并确定失效模式
电测失效可分为连接性失效、电参数失效和功能失效。
连接性失效包括开路、短路以及电阻值变化。这类失效容易测试,现场失效多数由静电放电(ESD)和过电应力(EOS)引起。
电参数失效,需进行较复杂的测量,主要表现形式有参数值超出规定范围(超差)和参数不稳定。
确认功能失效,需对元器件输入一个已知的激励信号,测量输出结果。如测得输出状态与预计状态相同,则元器件功能正常,否则为失效,功能测试主要用于集成电路。4 W' E/ ]3 Z' \$ ^( M o/ Z$ @
三种失效有一定的相关性,即一种失效可能引起其它种类的失效。功能失效和电参数失效的根源时常可归结于连接性失效。在缺乏复杂功能测试设备和测试程序的情况下,有可能用简单的连接性测试和参数测试方法进行电测,结合物理失效分析技术的应用仍然可获得令人满意的失效分析结果。
3、非破坏检查


/ s k5 W+ H& i9 J) O# Y. v5 L
X-Ray检测,即为在不破坏芯片情况下,利用X射线透视元器件(多方向及角度可选),检测元器件的封装情况,如气泡、邦定线异常,晶粒尺寸,支架方向等。

适用情境:检查邦定有无异常、封装有无缺陷、确认晶粒尺寸及layout
优势:工期短,直观易分析
劣势:获得信息有限. U4 T* B" x5 r) R
局限性:5 X& x( Z8 w9 q9 y
1、相同批次的器件,不同封装生产线的器件内部形状略微不同;" H6 t* b% V! m4 {, K1 B) V8 A" a3 g
2、内部线路损伤或缺陷很难检查出来,必须通过功能测试及其他试验获得。
案例分析:! x' J& Y/ H) ]. F) ` t/ z
X-Ray 探伤----气泡、邦定线

X-Ray 真伪鉴别----空包弹(图中可见,未有晶粒)

8 |7 I" w) z/ [0 g: Q, L' @; X O
“徒有其表”

4 [9 u) ]+ k- A' ?9 y- K
下面这个才是货真价实的

X-Ray用于产地分析(下图中同品牌同型号的芯片)

5 g6 N# k* `) A0 ]8 T; \
X-Ray 用于失效分析(PCB探伤、分析)

+ C( b; z" ]% |( A1 T0 G
(下面这个密密麻麻的圆点就是BGA的锡珠。下图我们可以看出,这个芯片实际上是BGA二次封装的)

1 @8 c7 H; F1 |: J7 z
4、打开封装
开封方法有机械方法和化学方法两种,按封装材料来分类,微电子器件的封装种类包括玻璃封装(二极管)、金属壳封装、陶瓷封装、塑料封装等。

机械开封, c u4 K1 c+ A- F
化学开封& }( M6 O& k' f. P" `8 ]) L$ B
5、显微形貌像技术* ~+ x# n+ m' d S6 S1 ^' _
光学显微镜分析技术
扫描电子显微镜的二次电子像技术
电压效应的失效定位技术
6、半导体主要失效机理分析

: t* g$ q: G$ M* n
电应力(EOD)损伤$ D/ o* |: Y* ]5 \
静电放电(ESD)损伤
封装失效
引线键合失效
芯片粘接不良
金属半导体接触退化
钠离子沾污失效
氧化层针孔失效
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