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行業新聞News
元器件失效分析方法
2018.07.02

失效分析基本概念

定義:對失效電子元器件進行診斷過程。

1、進行失效分析往往需要進行電測量并采用先進的物理、冶金及化學的分析手段。

2、失效分析的目的是確定失效模式和失效機理,提出糾正措施,防止這種失效模式和失效機理的重復出現。

3、失效模式是指觀察到的失效現象、失效形式,如開路、短路、參數漂移、功能失效等。

4、失效機理是指失效的物理化學過程,如疲勞、腐蝕和過應力等。


失效分析的一般程序

1、收集現場數據

2、電測并確定失效模式

3、非破壞檢查

4、打開封裝

5、鏡驗

6、通電并進行失效定位

7、對失效部位進行物理、化學分析,確定失效機理。

8、綜合分析,確定失效原因,提出糾正措施。


1、收集現場數據

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,現場失效多數由靜電放電(ESD)和過電應力(EOS)引起。電參數失效,需進行較復雜的測量,主要表現形式有參數值超出規定范圍(超差)和參數不穩定。確認功能失效,需對元器件輸入一個已知的激勵信號,測量輸出結果。如測得輸出狀態與預計狀態相同,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。功能失效和電參數失效的根源時??蓺w結于連接性失效。在缺乏復雜功能測試設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測試方法進行電測,結合物理失效分析技術的應用仍然可獲得令人滿意的失效分析結果。

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、確認晶粒尺寸及layout

優勢: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,不同封裝生產線的器件內部形狀略微不同;

2、內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獲得。

案例分析:

X-Ray探傷----氣泡、邦定線


X-Ray 真偽鑒別----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的


X-Ray用于產地分析(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就是BGA的錫珠。下圖我們可以看出,這個芯片實際上是BGA二次封裝的)


4、打開封裝


開封方法有機械方法和化學方法兩種,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。

機械開封

化學開封

5、顯微形貌像技術光學顯微鏡分析技術

掃描電子顯微鏡的二次電子像技術

電壓效應的失效定位技術

6、半導體主要失效機理分析

電應力(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

金屬半導體接觸退化

鈉離子沾污失效

氧化層針孔失效


來源:網絡


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