半导体元器件失效

dancemonkey

一、失效概述

  失效是指电子元器件出现的故障。各种电子系统或者电子电路的重要组成部分一般是不同类型的元器件，当它需要的元器件较多时，则标志其设备的复杂程度就较高；反之，则低。一般还会把电路故障定义为：电路系统规定功能的丧失。

- W4 L; s/ `3 s# F% i5 Y% t

二、失效分析目的

  电子元件失效分折的目的是借助各种测试分析技术和分析程序确认电子元器件的失效现象，分辨其失效模式和失效机理。确定其最终的失效原因，提出改进设计和制造工艺的建议。防止失效的重复出现，提高元器件可靠性。失效分折是产品可靠性工程的一个重要组成部分，失效分析广泛应用于确定研制生产过程中产生问题的原因，鉴别测试过程中与可靠性相关的失效，确认使用过程中的现场失效机理。

  在电子元器件的研制阶段。失效分折可纠正设计和研制中的错误，缩短研制周期；在电子器件的生产，测试和试用阶段，失效分析可找出电子元器件的失效原因和引起电子元件失效的责任方。根据失效分析结果。元器件生产厂改进器件的设计和生产工艺。元器件使用方改进电路板设计。改进元器件和整机的测试，试验条件及程序，甚至以此更换不合格的元器件供货商。因而，失效分析对加快电子元器件的研制速度提高器件和整机的成品率和可靠性有重要意义。

7 ^5 V7 ?! R5 K/ d; M5 a

三、失效分析机理

  电子元器件失效的机理也有不同分类，通常以其导致原因作为分类依据，主要可分为下面几种失效机理：
- m- J5 X9 K1 Q6 ]　（1）表层劣化：元器件钠离子遭污染然后造成沟道出现漏电、γ辐射有损、表面蠕变或击穿等；

  （2）设计问题造成的劣化：电子元器件的电路、版图以及结构等方面出现的设计问题；

  （3）内部劣化：是指由CMOS 闭锁效应、二次击穿、重金属玷污、中子辐射损伤以及材料问题所引发的瞬间功率过载、结构性能退化等；

  （4）使用不当引起的损坏：静电损伤、过高温度造成的破坏、干扰信号导致的故障等；

  （5）金属化系统劣化：电子元器件内的铝电迁移、铝腐蚀、铝缺口等；

  （6）封装劣化：管腿出现腐蚀、漏气或壳内有外来物导致短路或漏电等。

9 S, h! H6 H8 V8 E. ~

四、失效分析常用方法

   电子元器件失效分析的技术有很多，但常用的主要有下列几种，具体介绍如下：
　　（1）拔出插入法。拔出插入法是指通过对组件板或者插件板拔出又插入的过程进行监视，以此为根据，判断拔出插入的连接界面是否就是故障发生的地方。值得注意的是，采用拔出插入法进行失效分析时，在组件板或者插件板拔出又插入的过程当中，会存在特殊状况，即状态发生改变的地方有时不仅是连接接口，还有可能是其他部位。所以在应用拔出插入法时，要注意观察每个部位及微妙的变化，才能做出正确的判断。
　　（2）感官辨别法。通过眼观部件外形、手触感知部件温度与软硬程度、鼻嗅味道、耳听声音，判断是否存在异常的方式即为感官辨别法。感官辨别法操作简便、省钱，只是能够辨别的内容会受感官能力的制约。
0 f+ r  t3 Z6 x  （3）电源拉偏法。电源拉偏法是指把正常的电源与电压拉偏，使其处于非正常状态，然后暴露出薄弱环节或故障，进而可以反映出故障或濒临故障的组件、元器件部位。这种方法一般用在由于工作时间较长导致的故障或初步判断是电网波动引发故障的情况。值得提醒的是，电源拉偏法具有一定的破坏性，使用这种方法前一定要检查保险系数或其他因素，切记勿随便使用。
1 b) y, s3 `, W5 b) s% S　　（4）换上备件法。通过对被取下值得怀疑的元器件或部件的监视，然后把合格的备件换上之后，再对出现的故障现象进行对比分析，如看其故障现象有无消失，最后确定故障源点是否处于被取下的部件中，这种方法即为换上备件法。
7 Y" w; N% q( k' W, s9 q$ B1 x! Q　　以上介绍的是电子元器件失效分析应用频率较高的几种方法，除此之外，还有静态、动态测量法；升高、降低温度法；敲捏定位法等。

1 t, ]/ z$ n: t: c& u

somethingabc

电子元件失效分折的目的是借助各种测试分析技术和分析程序确认电子元器件的失效现象，分辨其失效模式和失效机理。确定其最终的失效原因，提出改进设计和制造工艺的建议。防止失效的重复出现，提高元器件可靠性。