EDA365电子论坛网

标题: 元器件失效分析方法 [打印本页]

作者: lilino    时间: 2020-4-7 14:31
标题: 元器件失效分析方法

器件一旦坏了,千万不要敬而远之,而应该如获至宝。
% v9 b, u2 e2 k  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。
4 u8 V5 z# d+ ^) {1 z  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。
3 y2 P0 |7 Q6 d4 @" r6 Y  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。
. S1 U# E1 d+ a8 P+ d& f% J  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。
# a% I6 ]* N0 _  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 I& G  H/ V: U$ w- u) w  1、收集现场场数据


2 V1 |/ u3 |, a! E+ J  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 R; r, j) A0 ~  7、对失效部位进行物理、化学分析,确定失效机理。
/ `( _3 x. ^% [  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:
7 f% f' c  L* x% _7 u  2、电测并确定失效模式
% G6 D# A/ \3 S3 v# j  电测失效可分为连接性失效、电参数失效和功能失效。
) F) s0 b9 j# F, ^, B! n7 ^' n  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。
4 {' k! R5 ^6 b9 }; U) ^  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。
8 s* K: ]" G5 |7 I  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。
2 d% \) Q" y5 @& n  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。


9 q6 v1 i/ l7 E7 S) C" n1 x; x$ U7 b  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
$ ^: J* v9 U7 ^) H' e: g, T  优势:工期短,直观易分析
. d" k- D1 @3 h0 W5 @: k/ d  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。
! H$ P, r( S+ D' A# r. e5 [* I  案例分析:! x' J& Y/ H) ]. F) `  t/ z
  X-Ray 探伤----气泡、邦定线


. c" K( E- }1 T% g% Z2 P" k  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


7 C# f6 ~+ r, P, t6 N  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
2 A  z- e, v# z5 h  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。


4 j# A+ I" ]' \! P  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
8 [$ d8 W4 u# y* P9 H" @  扫描电子显微镜的二次电子像技术
& p( U0 W6 q# G; J6 ^  电压效应的失效定位技术
. Z& U; q4 C$ H  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
8 [+ Q2 I2 t0 a! J: V  封装失效
% B7 r/ O. {# l* N8 p7 ?9 p  m  引线键合失效
9 t, }0 B9 ?& B% _$ |1 s! F  芯片粘接不良
. H8 y! f) {2 k3 a7 U, N, a  l3 t  金属半导体接触退化
) L0 @. M8 w* A; j. J+ w  钠离子沾污失效
$ Z3 K# F# m2 [+ Z+ Q1 Z: F. @  氧化层针孔失效


5 G& e* `1 W( r- _
作者: sdsdwwwe22    时间: 2020-4-7 15:52
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。




欢迎光临 EDA365电子论坛网 (https://bbs.eda365.com/) Powered by Discuz! X3.2