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失效分析是研发工程师的一项主要工作，因此元器件一旦坏了，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。
* ?; n7 v s$ G3 x% Q/ d失效分析基本概念
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定义：对失效电子元器件进行诊断过程。
8 C; |0 O0 o- |. g9 T3 }' n% y 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。
+ @0 z4 l h- n5 Q) s x- d3 [失效分析的一般程序
7 H4 e1 ^. y9 r* U) |1、收集现场场数据 2、电测并确定失效模式 3、非破坏检查 4、打开封装 5、镜验 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。
P* ?* u! g1 ?1、收集现场数据： 4 B/ A9 j6 K z+ T' a7 {
应力类型 | 试验方法 | 可能出现的主要失效模式 | 电应力 | 静电、过电、噪声 | MOS器件的栅击穿、双极型器件的pn结击穿、功率晶体管的二次击穿、CMOS电路的闩锁效应 | 热应力 | 高温储存 | 金属－半导体接触的Al－Si互溶，欧姆接触退化，pn结漏电、Au-Al键合失效 | 低温应力 | 低温储存 | 芯片断裂 | 低温电应力 | 低温工作 | 热载流子注入 | 高低温应力 | 高低温循环 | 芯片断裂、芯片粘接失效 | 热电应力 | 高温工作 | 金属电迁移、欧姆接触退化 | 机械应力 | 振动、冲击、加速度 | 芯片断裂、引线断裂 | 辐射应力 | X射线辐射、中子辐射 | 电参数变化、软错误、CMOS电路的闩锁效应 | 气候应力 | 高湿、盐雾 | 外引线腐蚀、金属化腐蚀、电参数漂移 |
. Z$ p$ i' u- r& |) Z8 H% T2、电测并确定失效模式
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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。5 Z+ V, O) `; a' g
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。 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。 ! B, O/ m! X A5 k o# f
3、非破坏检查
% f% a7 ]: j: C ~名称 | 应用优势 | 主要原理 | X射线透视技术 | 以低密度区为背景，观察材料的高密度区的密度异常点 | 透视X光的被样品局部吸收后成象的异常 | 反射式扫描声学显微术（C－SAM） | 以高密度区为背景，观察材料内部空隙或低密度区 | 超声波遇空隙受阻反射
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: M# {& b- m0 X3 a0 J; h: I# T) b |
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。Œ 机械开封 化学开封 i' S' K, M* ~7 Y/ [& T1 L+ E6 p
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5、显微形貌像技术 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 # t: O. X* B! B! e
4 m5 Y* Q2 r/ l! n6 x6、半导体主要失效机理分析
电应力（EOD）损伤 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 ! B# l% J. v. H+ G+ W
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发表于 2022-3-31 14:39
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