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?/strong>
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(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(lì)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)??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
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 |
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
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