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本帖最后由 Heaven_1 于 2023-8-28 10:29 编辑 ) ^: n. f+ t$ i( M: F+ Z1 S; f
9 P; L$ j% \& z/ }$ C/ u0 i6 N
9 R% B8 |5 O0 t, N3 R; W( ^电子元器件失效是指其功能完全或部分丧失、参数漂移，或间歇性地出现上述情况。电子元器件分析是对已失效元器件进行的一种事后检查。根据需要，使用电测试及必要的物理、金相和化学分析技术，验证所报告的失效，确认其失效模式，找出失效机理
5 K. ]: B# g/ A" _! f& e; L6 [0 }# ~
/ Z0 L+ a6 Z6 U5 } 主要分析对象包括电阻器、电容器、电感器、连接器、继电器、变压等原件，二极管、三极管、MOS、可控硅、桥堆、IGBT等半导体分立器件，各种规模、各种封装形式的集成电路，射频、微波器件，电源模块、光电模块等各种元器件和模块。; x$ n9 l2 ]/ ?6 c% Z: R" H0 B
失效分析检测流程) j, a) R9 i6 \$ I% Q r
1. 资料收集和分析，了解失效现象和失效背景；7 N, |, |# {" Y/ \
2. 鉴别失效模式
" C$ s# s- n: [- I2 b3 ^* j3. 失效现象的观察和判定' P! I% E& }; P0 P8 N2 e
4. 检查外观6 S. b' e _- `
5. 证实失效
6 @% Y6 k: c5 A1 R, V9 Q6. 失效点定位& B& ]9 A+ a- n7 f) @* t
7. 失效点解析
+ \; g! t1 i0 `% l' K( Q' ^/ ?鉴别失效模式+ r g. U6 m* n2 a# b; ^# G8 J: P# @) j+ p
最直接的失效模式是开路、短路、时开时断、功能异常、参数漂移等1 F8 }; [' a6 }: o7 H
失效现象的观察与判定, e+ p9 n7 D$ A$ J$ m8 [
（1）外观检查检测手段：肉眼，体式显微镜，金相显微镜，测量显微镜，扫描电镜 EDS(如果需要化学成分分析）测试内容：机械损伤、腐蚀、管脚桥接、处于引脚之间的封装表面上的污染物（可能引起漏电或短路）、标记完整性；外观的完整性观察如微裂纹。黑胶和引线框架封接处的分层、焊缝上的裂纹、沙眼、空洞、焊区内的小缺陷等，EOS/热效应引起的器件变色。
; H* ]( G3 L; \, {1 E& R金相显微镜
0 t' i! i3 j5 S$ `4 I; G设备型号：LV150N
: A! \2 n. A1 N+ p/ @6 @放大倍率：50倍到1000倍3 s7 K+ h' }3 G3 U
分辨率：0.2um2 o5 T% J; I3 V% p9 M4 N
体式显微镜, I: V1 r, |: L/ l/ t. C
设备型号：9 B g* b3 H* z; {7 \( I' ~ i
蔡司Discovery.V20
* }/ Q0 F) l1 y/ Q+ p1 C2 j放大倍率：几倍到150倍
# Q7 m3 I2 \0 J% {测量显微镜：
/ Y2 H0 T5 @! S& \9 O) y: q设备型号：OLYMPUS-DSX500
/ S9 D) ?+ P' P' l$ z2 e放大倍率：50倍到1000倍/ s9 z9 O# }# z, |7 i& Z% j
（2）电性能测试7 \( s- `: r% _. v0 b5 v
检测手段：半导体参数测试仪，探针台,示波器，ATE自动测试仪测试内容：判断失效现象是否与原始资料相符，分析失效现象可能与哪一部分有关，具体有连接性失效、电参数失效和功能失效。简单的连接性测试和参数测试，结合物理失效分析技术，可获得令人满意的失效分析结果。
1 L" M Z" ~/ B9 @' ]IV曲线测量仪
! [! N- `4 _ _" u3 z% e2 P设备型号：CT2-512X4S J# I" I3 F* p; |$ u" J4 V
最大电压：10V
2 V& M4 e+ g# n# }% d: n最大电流：100mA
6 k' o* i7 |' s+ B证实失效
* K$ K7 d* _9 @$ O( v5 v2 E通过外部电性测试来判断器件是否失效。检测手段：半导体参数测试仪，探针台,示波器，ATE自动测试仪测试内容：使用不同的测试条件，尽量模拟可能的失效状况。对Soft failure或间歇性失效，测试时只改变其中一个参数，如电压、温度、频率、脉冲宽度等，来表征器件的好/坏界限和判断器件正常工作的区间。
. f, e J* @5 c: C2 Y: O O- x0 G失效点定位/ I. u6 C8 n0 P/ X, s& n) V
通过外部电性测试来判断器件是否失效。（1）失效点定位2D X-ray/3D CT :确定键合位置与引线调整不良，芯片或衬底安装中的空隙、开裂、虚焊、开焊等。
2 O5 u0 g/ S) fX射线检测系统
' ~( p8 x# j; u) V/ J设备型号：Phoenix X|aminer
; B) \ R9 p3 U- Q2D分辨率：0.5um；
# r0 _2 Z' V/ G. k( n- @) c3D分辨率：1.5um; 5 X/ J% @$ W% } z
超声波扫描显微镜（SAT）：检测空洞、裂缝、不良粘接和分层剥离等缺陷。+ Y$ n" v! b; q- k: n6 A; j
超声波扫描显微镜$ l" w2 l* k+ C
设备型号：Sonosca-SAM D9000
' F: E* [; ~& _探头频率：15MHZ、30MHZ、 50MHZ、230MHZ
U/ W* C/ V @% S分辨率：5um+ S) r$ z4 Z% C" @5 H
微光显微镜（EMMI）：检测芯片上失效部位因电子-空穴复合产生的发光点7 k8 e( x7 V& C( Q& N
微光显微镜
+ B- J, C, V/ W+ Q/ _1 c: |设备型号：SEMICAPS SOM 1100" o8 s0 N3 Y! o4 T# _
InGaAs红外波长：900-1700nm
' L9 k. D& H4 z: M3 v- UX-Y-Z 移动范围：50*50*100 毫米
. S* J2 E( Q! j6 O激光显微镜(obirch)：主要侦测IC内部所放出光子，故障点定位、金属层缺陷。, q, Y0 D8 Z' a6 c5 k N9 \
激光显微镜
9 v7 A4 ^# a9 {6 Z. \设备型号：SEMICAPS SOM 1100 v/ I" _" g$ M& V8 G
扫描像素：2048*2048 pixel
3 p/ i- [* M" y( C" R（2）失效点定位预处理
/ u: T9 y- r# N. g2 \7 ]" a$ i化学自动开封：塑料器件喷射腐蚀开封：一般用于用于环氧树脂密封的器件，即对器件进行部分开封，暴露芯片表面或背面，但保留芯片、管脚和内引线和压焊点的完整性寄电学性能完整，为后续失效定位做准备，因此也被归为失效定位的范畴内。此步骤的关键是保持器件的电学特性开封前后的一致性。
# }' R* G- p% k1 V2 Y1 o失效点解析8 {% Q7 c9 p$ W% B
通过开封，研磨（CP/MP），干湿法剥层，一系列离子束（FIB）,电子束（SEM,TEM）,能谱（EDX）和表面分析（Auger，XPS，SIMS等）设备观察失效部位的形状、大小、位置、颜色、机械和物理结构、特性、成分及分布等，综合表征与上述失效模式有关的各种失效现象。
. d$ J, ]/ Q+ n' C0 J+ y聚焦离子束FIB
M3 Q8 `" `& t) P q$ U设备型号：HELIOS NA OL B600i
* z6 E! w( o7 w; N( _) w" i! ?离子束加速电压：500V-30kV;: h7 b j* G# c" ]- l7 P- t, Z/ J `
束流强度：1pA-65Na1 @2 a6 L" G% v* }2 E' h
交叉点分辨率：4.5nm@30kv
( \$ [6 Y( m/ ?' f% E! b精研一体机
) [- z' ^4 z4 c% c3 y' t设备型号：Leica EM TXP
; Y) Y c& ^& i2 U( W( t7 e$ e从300到20000 rpm 的可变速度! U% L( m. V/ q! c
点停式调整装置可实现在纵向上旋转
: J8 `8 Y, t! i8 i( `$ n等离子去层仪& d1 t3 K: N* r& E9 B
设备型号：RIE-10NR
2 f- p$ `! p$ Q# W刻蚀速率：70-80nm
$ v" k8 W) \2 k& h+ U d0 o5 B1 ~SEM扫描显微镜) K7 s- B4 V2 X9 D
设备型号：NOVA NANOSEM 450! N2 V% R) x! D- j
电子枪：高亮度肖特基场发射电子枪! s2 ?; X0 y4 k+ p- l! V
分辨率：0.9nm@15KeV
/ ]/ a* A& k( |( K! Y 1.4nm@1KeV
3 G3 D0 f/ J! I 减速模式1.2nm@1KeV
( V& B& N) f6 a: n: _2 m最大样品尺寸：180mm(不能倾转样品)) z4 S) ^ a& l5 \# Q. ?* I9 ]% j
倾转角度：-60°至 90°
, M, C6 ?9 U9 ~0 DSEM扫描结果图
2 v/ K. t4 \: l1 }! S( z U三．实际案列展示
5 U" @# g! |. Q* r& o, n1. EMMI定位热点，对热点位置进行FIB离子束切割定位失效（1）在EMMI下，加压10V,电流为3.5mA,物镜放大5X，曝光时间2s，抓到热点；
0 t0 E }+ E) `8 w4 D" w（2）在EMMI下，加压10V,电流为3.5mA，物镜放大20X，曝光时间2s，定位热点；" D0 ~( G5 ^; U2 H
（3）在FIB下，WD=13.1mm，30.00kv，3000X,发现异常点；
7 `% G3 @/ v8 `（4）在FIB下，加压10V,WD=5.4mm电压10kv，离子束切割异常点。% e x1 \( c r6 M! o6 X, o3 B
2. IV对比曲线异常，对失效品开封去层后定位失效（1）在IV曲线测试仪下，测PIN1脚对PIN2,3,4引脚发现良品与失效品存在明显差异；# `! [2 A. d: w2 h! H: x/ N9 ?6 Y
（2）对失效品开封去层后发现异常点。
6 G% z% @( S R: y+ u: t. ^ A) p3 n1 w! u) C4 X
- n( a D$ z" p半导体经验分享，半导体成果交流，半导体信息发布。半导体行业动态，半导体从业者职业规划，芯片工程师成长历程。
: D, N6 i9 \# o; c7 w* ]
# ?, D& c" H$ T
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“来自电巢APP”
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发表于 2023-8-28 10:30