元器件失效分析方法概述

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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
　　定义：对失效电子元器件进行诊断过程。
　　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。
5 L* q% s' t  _& c* Y) H6 Z( r0 a　　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。
　　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
　　3、非破坏检查

       4、打开封装
( ]6 @4 }. T- N3 z0 j. r　　5、镜验
　　6、通电并进行失效定位
/ u- ?* I, w! M, E  c/ _7 q　　7、对失效部位进行物理、化学分析，确定失效机理。
, @- S, J* v! [+ j' [9 C& E　　8、综合分析，确定失效原因，提出纠正措施。
　　1、收集现场数据：
　　2、电测并确定失效模式
+ }& B0 I" [; {# Z5 {5 G　　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。
- k! o! R; O% u- I; g. ~　　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。
! N1 n- q" j7 U% @8 M; @　　3、非破坏检查

# w  R1 d4 Y- D$ g4 U　　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
1 h2 G+ x  t' _　　局限性：
) _/ b% c! w" v6 f7 x　　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；
1 m, T" S. G6 L3 k5 `  U) 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。
　　分析：
# `/ _* U/ l& u: g, M　　X-Ray 探伤----气泡、邦定线

　　X-Ray 用于失效分析（PCB探伤、分析）

　　（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）

+ H6 l; R  K% I+ x- c1 d　　4、打开封装
+ A/ b/ w: [. T6 R+ S: S/ G　　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。

* M' d# E4 y1 l1 w1 f5 ~7 \　　机械开封
　　化学开封
8 Q4 A& h; V4 }/ a　　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
* Y$ i: Y& x: S0 N% I4 z　　电压效应的失效定位技术
　　6、半导体主要失效机理分析

　　电应力（EOD）损伤
8 Z2 j' J' ]8 y& ]5 g* i. a　　静电放电（ESD）损伤
3 q9 |, J% j/ p0 {) E　　封装失效
8 }$ V" ?; A: t4 }) K　　引线键合失效
" T( M: T; z' `5 h/ x　　芯片粘接不良
" E7 \. f" ?4 ]! G, h　　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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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