元器件失效分析方法
[導(dǎo)讀]本文來源于面包板社區(qū)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(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?失效分析基本概念定義：對失效電子元...
本文來源于面包板社區(qū)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(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?。?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(gè)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(shí)常可歸結(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(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的芯片） X-Ray 用于失效分析（PCB探傷、分析） ?。ㄏ旅孢@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免費(fèi)福利
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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(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?。?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)：
| 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、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 |
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(gè)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(shí)常可歸結(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
| 名稱 | 應(yīng)用優(yōu)勢 | 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 |
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免費(fèi)福利
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