元器件失效分析方法

器件一旦壞了，千萬不要敬而遠(yuǎn)之，而應(yīng)該如獲至寶。開車的人都知道，哪里最能練出駕駛水平？高速公路不行，只有鬧市和不良路況才能提高水平。社會(huì)的發(fā)展就是一個(gè)發(fā)現(xiàn)問題解決問題的過程，出現(xiàn)問題不可怕，但頻繁出現(xiàn)同一類問題是非?？膳碌摹?/p>

失效分析基本概念定義：對(duì)失效電子元器件進(jìn)行診斷過程。1、進(jìn)行失效分析往往需要進(jìn)行電測(cè)量并采用先進(jìn)的物理、冶金及化學(xué)的分析手段。2、失效分析的目的是確定失效模式和失效機(jī)理，提出糾正措施，防止這種失效模式和失效機(jī)理的重復(fù)出現(xiàn)。3、失效模式是指觀察到的失效現(xiàn)象、失效形式，如開路、短路、參數(shù)漂移、功能失效等。4、失效機(jī)理是指失效的物理化學(xué)過程，如疲勞、腐蝕和過應(yīng)力等。失效分析的一般程序1、收集現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)數(shù)據(jù)2、電測(cè)并確定失效模式3、非破壞檢查4、打開封裝5、鏡驗(yàn)6、通電并進(jìn)行失效定位7、對(duì)失效部位進(jìn)行物理、化學(xué)分析，確定失效機(jī)理。8、綜合分析，確定失效原因，提出糾正措施。1、收集現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)：應(yīng)力類型試驗(yàn)方法可能出現(xiàn)的主要失效模式電應(yīng)力靜電、過電、噪聲MOS器件的柵擊穿、雙極型器件的pn結(jié)擊穿、功率晶體管的二次擊穿、CMOS電路的閂鎖效應(yīng)熱應(yīng)力高溫儲(chǔ)存金屬－半導(dǎo)體接觸的Al－Si互溶，歐姆接觸退化，pn結(jié)漏電、Au-Al鍵合失效低溫應(yīng)力低溫儲(chǔ)存芯片斷裂低溫電應(yīng)力低溫工作熱載流子注入高低溫應(yīng)力高低溫循環(huán)芯片斷裂、芯片粘接失效熱電應(yīng)力高溫工作金屬電遷移、歐姆接觸退化機(jī)械應(yīng)力振動(dòng)、沖擊、加速度芯片斷裂、引線斷裂輻射應(yīng)力X射線輻射、中子輻射電參數(shù)變化、軟錯(cuò)誤、CMOS電路的閂鎖效應(yīng)氣候應(yīng)力高濕、鹽霧外引線腐蝕、金屬化腐蝕、電參數(shù)漂移2、電測(cè)并確定失效模式電測(cè)失效可分為連接性失效、電參數(shù)失效和功能失效。連接性失效包括開路、短路以及電阻值變化。這類失效容易測(cè)試，現(xiàn)場(chǎng)失效多數(shù)由靜電放電（ESD）和過電應(yīng)力（EOS）引起。電參數(shù)失效，需進(jìn)行較復(fù)雜的測(cè)量，主要表現(xiàn)形式有參數(shù)值超出規(guī)定范圍（超差）和參數(shù)不穩(wěn)定。確認(rèn)功能失效，需對(duì)元器件輸入一個(gè)已知的激勵(lì)信號(hào)，測(cè)量輸出結(jié)果。如測(cè)得輸出狀態(tài)與預(yù)計(jì)狀態(tài)相同，則元器件功能正常，否則為失效,功能測(cè)試主要用于集成電路。三種失效有一定的相關(guān)性,即一種失效可能引起其它種類的失效。功能失效和電參數(shù)失效的根源時(shí)?？蓺w結(jié)于連接性失效。在缺乏復(fù)雜功能測(cè)試設(shè)備和測(cè)試程序的情況下，有可能用簡單的連接性測(cè)試和參數(shù)測(cè)試方法進(jìn)行電測(cè)，結(jié)合物理失效分析技術(shù)的應(yīng)用仍然可獲得令人滿意的失效分析結(jié)果。3、非破壞檢查名稱應(yīng)用優(yōu)勢(shì)主要原理X射線透視技術(shù)以低密度區(qū)為背景，觀察材料的高密度區(qū)的密度異常點(diǎn)透視X光的被樣品局部吸收后成象的異常反射式掃描聲學(xué)顯微術(shù)（C－SAM）以高密度區(qū)為背景，觀察材料內(nèi)部空隙或低密度區(qū)超聲波遇空隙受阻反射X-Ray檢測(cè)，即為在不破壞芯片情況下，利用X射線透視元器件（多方向及角度可選），檢測(cè)元器件的封裝情況，如氣泡、邦定線異常，晶粒尺寸，支架方向等。適用情境：檢查邦定有無異常、封裝有無缺陷、確認(rèn)晶粒尺寸及l(fā)ayout優(yōu)勢(shì)：工期短，直觀易分析劣勢(shì)：獲得信息有限局限性：1、相同批次的器件，不同封裝生產(chǎn)線的器件內(nèi)部形狀略微不同；2、內(nèi)部線路損傷或缺陷很難檢查出來，必須通過功能測(cè)試及其他試驗(yàn)獲得。案例分析：X-Ray

探傷----氣泡、邦定線X-Ray真?zhèn)舞b別----空包彈（圖中可見，未有晶粒）“徒有其表”下面這個(gè)才是貨真價(jià)實(shí)的X-Ray用于產(chǎn)地分析（下圖中同品牌同型號(hào)的芯片）X-Ray用于失效分析（PCB探傷、分析）（下面這個(gè)密密麻麻的圓點(diǎn)就是BGA的錫珠。下圖我們可以看出，這個(gè)芯片實(shí)際上是BGA二次封裝的）4、打開封裝開封方法有機(jī)械方法和化學(xué)方法兩種,按封裝材料來分類，微電子器件的封裝種類包括玻璃封裝(二極管)、金屬殼封裝、陶瓷封裝、塑料封裝等。?機(jī)械開封?化學(xué)開封5、顯微形貌像技術(shù)光學(xué)顯微鏡分析技術(shù)掃描電子顯微鏡的二次電子像技術(shù)電壓