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。
! S/ w) i5 p0 M4 N+ B! O! Z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
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。
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。
# i1 Y( K$ w  z& {3 Z6 R2 y4、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。
7 C- I4 |: V% i& L# s, V8 p9 `
失效分析的一般程序
1、收集现场场数据
! F7 ~+ L1 [" ]* {- G2、电测并确定失效模式
3、非破坏检查
3 N$ @( A+ r. Q" X/ R4、打开封装
4 z9 N! a  m& P+ S/ m& y5、镜验
6、通电并进行失效定位
6 g2 Q' ^8 n  @  Z5 W; N7、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 I/ l) u! w1 ^3 a; Q1、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。
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。

, B3 |  ?8 t" q& N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。
) N. C& M/ \) y" l8 a4 K3、非破坏检查
* S" e0 Q9 ]5 b9 }+ MX-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。

" k, W. \6 e2 O: O4 J5 O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
: v4 B- Y* Q. l2 H" [* G: A7 R劣势：获得信息有限
% X& o; j7 H; ?! i6 T' m局限性：
9 }& r' G6 n( a$ b1、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。

案例分析：
X-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）
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
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

$ W( ~& k9 V5 Q! a5、显微形貌像技术
光学显微镜分析技术
2 Z6 T; o+ ~+ E& j. J% d4 y扫描电子显微镜的二次电子像技术
: x" V2 `  ?0 b电压效应的失效定位技术
7 V/ `* X5 J' u' A6、半导体主要失效机理分析
电应力（EOD）损伤
静电放电（ESD）损伤
' y3 `2 D9 _: u: n封装失效
引线键合失效
) L2 J% [! B" U* k  J5 z芯片粘接不良
/ q9 J8 c' G) O8 y金属半导体接触退化
5 a+ Q4 `  g/ o! q0 N- e2 K+ d/ A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。

tend

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。