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。
8 y' V) W9 }: i4 v/ N, p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。
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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 j) I; Q. j* M0 p5 m1、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。
3 L4 _# E" C. C1 \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。
1 k$ Q2 y8 v' e+ j5 F4、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 [, E0 j1 I4 F8 Q% _, a* T
/ |, i8 O8 Z) f失效分析的一般程序
2 e( F! Q: a$ q- H, ?" Q9 i1、收集现场场数据
) V7 I. i5 T: S2、电测并确定失效模式
# J# N) e) [% h4 a1 o6 Z3、非破坏检查
! t( [9 q- Z% E9 y4、打开封装
5、镜验
. k4 o3 J; m% M. u: h3 n6、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。
# b2 ?8 J" @  _- r$ y8、综合分析，确定失效原因，提出纠正措施。

1、收集现场数据：
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2、电测并确定失效模式
- ]! u& {* b# T/ L9 r+ J; P% H电测失效可分为连接性失效、电参数失效和功能失效。
( ?7 ^: J) h+ t9 V' h! t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。

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。
9 r" Y% I9 S( F6 l# m4 m
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
' J1 B6 K5 p8 b) g* e  B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；
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。

7 a( Y6 c. f7 a案例分析：
/ k6 a0 Y/ G: a5 u# a- MX-Ray 探伤----气泡、邦定线
X-Ray 真伪鉴别----空包弹（图中可见，未有晶粒）
“徒有其表”
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）
% q5 i0 ]6 H6 ?+ z  b( YX-Ray 用于失效分析（PCB探伤、分析）
. f7 F( H$ y0 _& c（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）
2 S1 t( i( ^& h; i' m% `
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

5 b/ g& X- Y/ ~% k; D; W5、显微形貌像技术
' Y) ^8 t# b5 B! ]1 E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
( h  o4 T) p6 t: C" ~6、半导体主要失效机理分析
电应力（EOD）损伤
静电放电（ESD）损伤
0 q2 D" i6 J2 M5 T& @封装失效
引线键合失效
芯片粘接不良
9 Z1 u' o9 j. Q) C+ ?+ X8 i金属半导体接触退化
钠离子沾污失效
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。

plug

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。