講座導(dǎo)語(yǔ)
DIPIPM是雙列直插型智能功率模塊的簡(jiǎn)稱,由三菱電機(jī)于1997年正式推向市場(chǎng),迄今已在家電、工業(yè)和汽車空調(diào)等領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用。本講座主要介紹DIPIPM的基礎(chǔ)、功能、應(yīng)用和失效分析技巧,旨在幫助讀者全面了解并正確使用該產(chǎn)品。
4.2失效解析流程
4.2.1 失效解析的概念
一般而言,通過(guò)分析失效現(xiàn)象,查找失效原因和失效機(jī)理,并提出預(yù)防再失效對(duì)策的一系列活動(dòng)被稱為失效分析。本篇為大家介紹的失效解析是指,通過(guò)借助電氣設(shè)備和化學(xué)手段對(duì)客戶市場(chǎng)返還回來(lái)的不良功率半導(dǎo)體器件(例如DIPIPM)的失效原因進(jìn)行無(wú)損分析和有損分析的過(guò)程。
4.2.2 失效解析的目的
三菱電機(jī)為客戶提供市場(chǎng)返還不良功率半導(dǎo)體器件的失效解析業(yè)務(wù),從分析器件的失效現(xiàn)象和失效內(nèi)容入手,進(jìn)一步推導(dǎo)出失效模式與失效機(jī)理,從而確定造成失效的根本原因,并以此為客戶提出改善器件使用方法的建議,防止相同失效模式在客戶端的重復(fù)發(fā)生,致力于提高客戶的使用舒適度,降低三菱電機(jī)功率半導(dǎo)體產(chǎn)品失效率。
4.2.3 失效解析的流程
一般而言,失效解析流程分為:明確分析對(duì)象、確認(rèn)失效模式、研究失效機(jī)理、判斷失效原因,提出改善預(yù)防措施這五大部分。
三菱電機(jī)為客戶提供的市場(chǎng)返還不良功率半導(dǎo)體器件的失效解析服務(wù),在延續(xù)上述內(nèi)容的基礎(chǔ)上,又進(jìn)一步細(xì)分為下述八個(gè)部分。整體解析按照先實(shí)施無(wú)損分析(外觀及電氣特性相關(guān)參數(shù)確認(rèn)),后實(shí)施有損分析(化學(xué)品解析)的原則進(jìn)行。
1:信息確認(rèn)
接收到客戶返還的失效功率半導(dǎo)體器件樣品后,首先進(jìn)行信息與實(shí)物的核對(duì)登記。
2:外觀檢查
信息確認(rèn)無(wú)誤后,通過(guò)肉眼和光學(xué)顯微鏡確認(rèn)客戶返還樣品與正常器件之間的差異,需要確認(rèn)的內(nèi)容包括:樣品表面是否有沾污、破損、隱裂等問(wèn)題;管腳是否存在缺失、變形等問(wèn)題;背面銅箔上有無(wú)沾污、氧化變色、硫化變色等問(wèn)題。同時(shí),需要拍照保留樣品進(jìn)行失效解析前的原始狀態(tài)。
3:X射線檢查
通過(guò)實(shí)施X射線檢查對(duì)樣品實(shí)施非破壞性確認(rèn)。X射線可以在不損壞器件表面塑封體的情況下,拍攝出其內(nèi)部結(jié)構(gòu)。通過(guò)X射線呈像可以確認(rèn)器件內(nèi)部金屬框架和金屬鍵合線的形狀,從而判斷有無(wú)框架變形或者金屬鍵合線變形等問(wèn)題。
4:靜態(tài)電氣特性確認(rèn)
利用圖示儀可以對(duì)樣品進(jìn)行簡(jiǎn)單的電氣特性確認(rèn),通過(guò)手動(dòng)測(cè)試樣品的靜態(tài)特性及整體絕緣屬性是否良好,可以初步確認(rèn)樣品的失效區(qū)域。
5:直流多點(diǎn)測(cè)試確認(rèn)
完成手動(dòng)測(cè)試后,需要利用專用設(shè)備來(lái)進(jìn)一步驗(yàn)證樣品的直流特性。直流多點(diǎn)測(cè)試的判定規(guī)格也需參照量產(chǎn)產(chǎn)品的判定規(guī)格來(lái)設(shè)定,因此在更全面的確認(rèn)樣品電氣特性的同時(shí),也可以驗(yàn)證之前手動(dòng)測(cè)試的結(jié)果是否準(zhǔn)確。
6:樣品開(kāi)封
在完成上述所有步驟后,對(duì)確認(rèn)已經(jīng)失效的樣品進(jìn)行開(kāi)封解析。根據(jù)樣品型號(hào)、失效位置等的不同,樣品的開(kāi)封解析方法也可分為全部開(kāi)封和局部開(kāi)封兩種。
① 全部開(kāi)封
全部開(kāi)封是指,在對(duì)樣品進(jìn)行簡(jiǎn)單的預(yù)處理之后,采用浸泡強(qiáng)酸混合溶液的方式,腐蝕掉樣品外部的樹(shù)脂以暴露出樣品整體框架和打線結(jié)構(gòu)。全開(kāi)封后的產(chǎn)品方便觀察整體芯片樣貌和打線形態(tài),但其無(wú)法繼續(xù)用于進(jìn)一步的電性能測(cè)試。
② 局部開(kāi)封
局部開(kāi)封是指,通過(guò)電氣特性測(cè)試結(jié)果確認(rèn)樣品失效位置,僅對(duì)失效區(qū)域進(jìn)行小范圍開(kāi)封的方法。同時(shí),因?yàn)楹辖鹁€易溶于強(qiáng)酸,所以局部開(kāi)封的方法也廣泛應(yīng)用于合金線產(chǎn)品的開(kāi)封。在完成開(kāi)封位置的定位后,通過(guò)鐳射機(jī)去除對(duì)象位置上的多余塑封體,再采用特殊調(diào)配的化學(xué)品對(duì)鐳射完成區(qū)域進(jìn)行開(kāi)封。局部開(kāi)封后的樣品仍可保存其原本的形態(tài),在沒(méi)有損傷鍵合線的情況下可以用于進(jìn)一步的電性能測(cè)試。
7:失效位置確認(rèn)
開(kāi)封完成后,需進(jìn)一步確認(rèn)樣品的失效位置及失效現(xiàn)象,根據(jù)樣品上各失效點(diǎn)的大小形狀的不同,需要通過(guò)不同的方法進(jìn)行確認(rèn)。
① 對(duì)于芯片表面存在大面積損壞時(shí),一般采用光學(xué)顯微鏡進(jìn)行觀察;
② 對(duì)于芯片表面存在微小損壞和確認(rèn)鍵合線狀態(tài)時(shí),一般采用更高倍率的高倍顯微鏡或掃描電子顯微鏡進(jìn)行觀察;
③ 對(duì)于顯微鏡下無(wú)法識(shí)別的細(xì)微損壞,會(huì)選用液晶熱點(diǎn)檢測(cè)或熱成像分析的方式找出損壞點(diǎn),并提供壞點(diǎn)顯影的照片在報(bào)告中。其中,液晶熱點(diǎn)檢測(cè)是指利用液晶在溫度高于某個(gè)臨界溫度時(shí),會(huì)變成各向同性的獨(dú)特特質(zhì),通過(guò)對(duì)芯片施加電壓,確認(rèn)芯片能耗分布,找出產(chǎn)品的漏電通道;熱成像分析是指用紅外熱成像儀掃描整個(gè)芯片后,利用芯片正常發(fā)熱的熱量小于芯片上失效點(diǎn)發(fā)熱的熱量的原理,找出芯片上的失效點(diǎn)。
8:報(bào)告制作
在完成上述一系列的無(wú)損分析和有損分析之后,基本可以通過(guò)樣品的失效現(xiàn)象推測(cè)可能的失效模式,對(duì)于常見(jiàn)失效模式可依據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)推測(cè)出其主要失效原因,并提出相應(yīng)的改善建議。
本節(jié)《失效解析流程》的分享到此結(jié)束,下一節(jié)我們將繼續(xù)為您帶來(lái)相關(guān)分享,敬請(qǐng)期待。
關(guān)于三菱電機(jī)
三菱電機(jī)創(chuàng)立于1921年,是全球知名的綜合性企業(yè)。截止2023年3月31日的財(cái)年,集團(tuán)營(yíng)收50036億日元(約合美元373億)。作為一家技術(shù)主導(dǎo)型企業(yè),三菱電機(jī)擁有多項(xiàng)專利技術(shù),并憑借強(qiáng)大的技術(shù)實(shí)力和良好的企業(yè)信譽(yù)在全球的電力設(shè)備、通信設(shè)備、工業(yè)自動(dòng)化、電子元器件、家電等市場(chǎng)占據(jù)重要地位。尤其在電子元器件市場(chǎng),三菱電機(jī)從事開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)半導(dǎo)體已有60余年。其半導(dǎo)體產(chǎn)品更是在變頻家電、軌道牽引、工業(yè)與新能源、電動(dòng)汽車、模擬/數(shù)字通訊以及有線/無(wú)線通訊等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。
審核編輯:湯梓紅
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原文標(biāo)題:第18講:失效解析流程
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