深度解讀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。社會的發(fā)展就是一個發(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)場場數(shù)據(jù)

2、電測并確定失效模式

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)場數(shù)據(jù)：

2、電測并確定失效模式

電測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。這類失效容易測試，現(xiàn)場失效多數(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，需對元器件輸入一個已知的激勵信號，測量輸出結(jié)果。如測得輸出狀態(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?？蓺w結(jié)于連接性失效。在缺乏復(fù)雜功能測試設(shè)備和測試程序的情況下，有可能用簡單的連接性測試和參數(shù)測試方法進(jìn)行電測，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

X-Ray檢測，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：工期短，直觀易分析

劣勢：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”

下面這個才是貨真價實(shí)的

X-Ray用于產(chǎn)地分析（下圖中同品牌同型號的芯片）

X-Ray 用于失效分析（PCB探傷、分析）

（下面這個密密麻麻的圓點(diǎn)就是BGA的錫珠。下圖我們可以看出，這個芯片實(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)

電壓效應(yīng)的失效定位技術(shù)

6、半導(dǎo)體主要失效機(jī)理分析

電應(yīng)力（EOD）損傷

靜電放電（ESD）損傷

封裝失效

引線鍵合失效

芯片粘接不良

金屬半導(dǎo)體接觸退化

鈉離子沾污失效

氧化層針孔失效

編輯：jq