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。
- z7 E7 d1 p- v# o4 A& @6 ~( Z　　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。
$ \9 y( ]# K& G, y　　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。
/ U. M4 |5 H  m' X1 g　　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。
5 @: W! |# M% R　　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
( a5 j- F4 Q" t　　3、非破坏检查

       4、打开封装
+ v- B# n5 p" T# n　　5、镜验
& _. `) c6 g& ~　　6、通电并进行失效定位
& Y3 i) E; e( r　　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。
　　1、收集现场数据：
: s. ^' J, g, u! c. r2 Y2 W　　2、电测并确定失效模式
  Q( m/ x0 s/ L2 V, s! V$ F% F# |+ m　　电测失效可分为连接性失效、电参数失效和功能失效。
, \1 l' a( q, d8 y' u　　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。
! V& j* O8 q  l* P8 a6 S　　3、非破坏检查

2 S/ p& C* n1 q% k2 n. R- {8 i　　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。

: D* c0 z! `+ h2 }) [% F　　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
$ o9 f. e' n  N: V6 s: |- I/ S　　劣势：获得信息有限
　　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；
0 a4 }  v2 P* t& F2 Q" J　　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。
+ Z4 t0 [! L) h5 w0 g　　分析：
　　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）

　　4、打开封装
; K& s3 G1 c& d　　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
　　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
　　6、半导体主要失效机理分析

. Q: N7 q6 N2 b: ^! A4 P& u: u$ P　　电应力（EOD）损伤
　　静电放电（ESD）损伤
　　封装失效
$ [: R+ ]8 T! e& _　　引线键合失效
: j' Q8 @2 h1 n) d  F/ v　　芯片粘接不良
% N8 f. {$ j+ g: B, p　　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