元器件失效分析方法

wushy

器件一旦坏了，千万不要敬而远之，而应该如获至宝。
1 X- M) p) d& A# e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。

失效分析基本概念
. u2 Y8 N6 Y' P6 _定义：对失效电子元器件进行诊断过程。
$ _9 `: G6 y7 _0 S) z1、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。
! X6 k! b. z( r* ~) Z" Y/ T2、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。
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失效分析的一般程序
" _3 D9 z$ i6 o- n( O1、收集现场场数据
! C* }8 D! m8 |- A: M( s5 ^2、电测并确定失效模式
3、非破坏检查
4、打开封装
$ C$ H: [" P3 ^5、镜验
) D% C2 u" @4 I- V, y3 \+ Q% o6、通电并进行失效定位
5 T7 h, q; n$ E3 {% g% X" `; B$ |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。

% H7 s6 p3 H, V% m; z; W4 n1、收集现场数据：

$ K, X! ?- ?8 r* F) w2、电测并确定失效模式
2 ?+ e. Q. x* {) j) Z( C+ m电测失效可分为连接性失效、电参数失效和功能失效。
+ H7 j4 S* j" ?" `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。

% M3 E7 ~5 Q& ?! M  N( L8 \5 I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。
% }0 j% P- N' `# h- b
% R0 Z; r* t  t* l4 c5 E" E% z: y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
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。
+ p- s- j7 ]' q  z! @
' W! W3 k+ B& \" w% D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
; r4 X0 D9 h* `( h. M优势：工期短，直观易分析
% K4 q1 A; H7 V0 J劣势：获得信息有限
/ ]) `7 d/ i! Q7 G4 H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；
( n, J/ B" {3 T8 u2、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。
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案例分析：
X-Ray 探伤----气泡、邦定线
% }3 @! D! X; L3 {2 BX-Ray 真伪鉴别----空包弹（图中可见，未有晶粒）
“徒有其表”
# f9 f# Z4 }, f& c1 P! o9 c下面这个才是货真价实的
X-Ray用于产地分析（下图中同品牌同型号的芯片）
' S4 r1 k# `1 I" G! u" VX-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）

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
& j: K# T/ A1 ~+ }# b) f2 c
3 \0 z: y1 t9 x& l* |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
- {1 m" P7 }$ v! D$ Q电压效应的失效定位技术
3 U) q; @6 o1 L, x; j$ [8 F6、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
3 q1 f0 r% D% B, B引线键合失效
1 z6 H; G, h: }5 |8 v5 Y芯片粘接不良
! A: ~5 R9 Z& w- t" l, x7 Z金属半导体接触退化
钠离子沾污失效
7 }2 C+ g2 E9 `7 }  K0 S氧化层针孔失效

updown

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。

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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。

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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。