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元器件失效分析方法

日期:2020-04-23 05:13
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摘要: 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,只有闹市和不佳路况才能提高水平。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...

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,只有闹市和不佳路况才能提高水平。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。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。
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3、非破坏检查4、打开封装5、镜验6、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。8、综合分析,确定失效原因,提出纠正措施。
1、收集现场数据:
应力类型试验方法可能出现的主要失效模式电应力静电、过电、噪声MOS器件的栅击穿、双极型器件的pn结击穿、功率晶体管的二次击穿、CMOS电路的闩锁效应热应力高温储存金属-半导体接触的Al-Si互溶,欧姆接触退化,pn结漏电、Au-Al键合失效低温应力低温储存芯片断裂低温电应力低温工作热载流子注入高低温应力高低温循环芯片断裂、芯片粘接失效热电应力高温工作金属电迁移、欧姆接触退化机械应力振动、冲击、加速度芯片断裂、引线断裂辐射应力X射线辐射、中子辐射电参数变化、软错误、CMOS电路的闩锁效应气候应力高湿、盐雾外引线腐蚀、金属化腐蚀、电参数漂移
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。
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
名称应用优势主要原理X射线透视技术以低密度区为背景,观察材料的高密度区的密度异常点透视X光的被样品局部吸取后成象的异常反射式扫描声学显微术(C-SAM)以高密度区为背景,观察材料内部空隙或低密度区超声波遇空隙受阻反射
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。
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。
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。下图大家可以看出,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。?
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电应力(EOD)损伤静电放电(ESD)损伤封装失效引线键合失效芯片粘接不佳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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0℃/-20℃/-40℃/-70℃~+100℃/+150℃/+180℃

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