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。
: T! H2 B' n4 r$ S# R" G　　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。
- [( K" X8 q8 }! S2 Z　　失效分析基本概念
0 h6 s4 T$ G% D  E; _　　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。
　　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。
2 X8 p, J) ~/ Q' @　　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。
- R  _" u  ~7 J- V% f; F1 v　　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。
6 B; U) U& k0 a* I' |- c　　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
　　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。
, D4 L7 k  P" b4 ~" D　　8、综合分析，确定失效原因，提出纠正措施。
; X* D! |9 p1 k/ Q" j　　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。
. X8 B3 c( D  y3 K  ^　　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。
2 V! t6 V: ]0 B$ J! k* g; l( t　　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。
　　3、非破坏检查

6 k" S, n3 d5 k& f% n2 b　　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
3 _! n" Y# y* u6 ^  @2 L6 Q　　优势：工期短，直观易分析
- ^2 e: t. @- ~) f2 T& F+ t　　劣势：获得信息有限
  i' ~+ A: b) g% e+ a" n" i& z  ]　　局限性：
　　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；
& m4 C# t/ f: Y# ~　　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：
. ]( t; ^! U8 d( v5 W( E5 c　　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）

5 t$ J, h& u- q8 z, w6 e) T5 i# A　　4、打开封装
. m0 Q/ }4 X. y' _　　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
　　化学开封
　　5、显微形貌像技术
　　光学显微镜分析技术
8 P6 X6 q$ q  ~% r! g* G　　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
5 ~1 p) W5 D4 s% x　　6、半导体主要失效机理分析

　　电应力（EOD）损伤
# L  V" T6 C/ X3 R4 k9 @8 ^　　静电放电（ESD）损伤
* U& J- z. D/ w& t　　封装失效
$ |6 V4 [3 L' S　　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
4 ~+ K# C, r/ S' V　　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