电子元器件失效分析技术

器件失效分析理论书

电子元器件失效分析技术(研祥智能技术有限公司认证部) 研祥智能技术有限公司认证部)

講師： 講師：周晓春

2004、2、22 、 、

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失效分析基本概念

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失效分析的受益者元器件厂:获得改进产品设计和工艺的依据。 元器件厂 获得改进产品设计和工艺的依据。 获得改进产品设计和工艺的依据 整机厂：获得索培、改变元器件供应商、改进电路设计、 整机厂：获得索培、改变元器件供应商、改进电路设计、 改进电路板制造工艺、提高测试技术、 改进电路板制造工艺、提高测试技术、设计保护电路的依 据。 整机用户：获得改进操作环境和操作规程的依据。 整机用户：获得改进操作环境和操作规程的依据。 提高产品的成品率和中靠性，树立企业形象， 提高产品的成品率和中靠性，树立企业形象，提高产品的 竟争力。 竟争力。

失效分析技术的延伸进货分析作用，选择优质的供货渠道， 进货分析作用，选择优质的供货渠道，防止假冒伪劣元器 件进入生产线。 件进入生产线。 良品的分析作用，学先进技术的捷径。 良品的分析作用，学先进技术的捷径。

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失效分析的一般程序收集现场场数据 电测并确定失效模式 非破坏检查 打开封装 镜验 通电并进行失效定位 对失效部位进行物理、化学分析，确定失效机理。 对失效部位进行物理、化学分析，确定失效机理。 综合分析，确定失效原因，提出纠正措施。 综合分析，确定失效原因，提出纠正措施。

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收集现场场数据重要性 电子元器件在研制和使用方，任何一方的差错， 电子元器件在研制和使用方，任何一方的差错，都会引起电子 元器件失效，必须找出失效原因并进行整改。 元器件失效，必须找出失效原因并进行整改。失效现场数据反 映了失效的外部环境，对确定失效的责任方有重要意义。 责任方有重要意义 映了失效的外部环境，对确定失效的责任方有重要意义。表1 应力类型与元器件失效模式或机理的关系举例 应力类型 电应力 试验方法 静电、过电、 静电、过电、噪声 可能出现的主要失效 模式或机理 MOS器件的栅击穿、双极型器件 器件的栅击穿、 器件的栅击穿 结击穿、 的pn结击穿、功率晶体管的二次 结击穿 击穿、 击穿、CMOS电路的闩锁效应 电路的闩锁效应 金属-半导体接触的 - 互溶 互溶， 金属-半导体接触的Al-Si互溶， 欧姆接触退化， 结漏电 结漏电、 欧姆接触退化，pn结漏电、AuAl键合失效 键合失效 芯片断裂

热应力 低温应力

高温储存 低温储存

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低温电应力 高低温应力 热电应力 机械应力 辐射应力 气候应力

低温工作 高低温循环 高温工作

热载流子注入 芯片

断裂、 芯片断裂、芯片粘接失效 金属电迁移、 金属电迁移、欧姆接触退化

振动、冲击、 芯片断裂、 振动、冲击、加速度 芯片断裂、引线断裂 X射线辐射、中子辐 电参数变化、软错误、CMOS 射线辐射、 射线辐射 电参数变化、软错误、 射 电路的闩锁效应 高湿、 高湿、盐雾 外引线腐蚀、金属化腐蚀、 外引线腐蚀、金属化腐蚀、电 参数漂移

内容主要内容包括：失效环境、失效应力、 主要内容包括：失效环境、失效应力、失效发生期以及失效 样品在失效前后的电测试结果。 样品在失效前后的电测试结果。 失效环境包括：温度、湿度、电源环境、 失效环境包括：温度、湿度、电源环境、元器件在电路图上 的位置和所受电偏置的状况。 的位置和所受电偏置的状况。 失效应力包括电应力、温度应力、机械应力、气候应力和辐 失效应力包括电应力、温度应力、机械应力、 射应力。如样品经可靠性试验而失效， 射应力。如样品经可靠性试验而失效，需了解样品经受试验的应 力种类和时间。 力种类和时间。

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失效发生期包括失效样品的经历、失效时间处于早期失效、 失效发生期包括失效样品的经历、失效时间处于早期失效、 随机失效或磨损失效。失效发生的阶段：如研制、生产、测试、 随机失效或磨损失效。失效发生的阶段：如研制、生产、测试、 试验、储存、使用等。 试验、储存、使用等。 在通常情况下，失效分析任务的委托方( 在通常情况下，失效分析任务的委托方(包括元器件研制 方或使用方) 方或使用方)首先发现元器件失效并对失效样品和正常样品进 行过电测。 行过电测。失效分析人员应当全面收集委托方提供的电测试结 果和测试条件说明，并详细研究这些原始数据， 果和测试条件说明，并详细研究这些原始数据，这是开始失效 分析工作关键性的第一步。 分析工作关键性的第一步。

电测并确定失效模式电测作用重现失效现象，确定失效模式、缩小故障隔离区， 重现失效现象，确定失效模式、缩小故障隔离区，确定失效 定位的激励条件，为进行信号寻迹法失效定位创造条件。 定位的激励条件，为进行信号寻迹法失效定位创造条件。

电测种类和相关性电测失效可分为连接性失效、电参数失效和功能失效。 电测失效可分为连接性失效、电参数失效和功能失效。

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连接性失效包括开路、短路以及电阻值变化。 连接性失效包括开路、短路以及电阻值变化。这类失效容易 测试，现场失效多数由静电放电( 测试，现场失效多数由静电放电(ESD)和过电应力(EOS)引 )和过电应力( ) 起。 电参数失效，需进行较

复杂的测量， 电参数失效，需进行较复杂的测量，主要表现形式有参数值 超出规定范围(超差)和参数不稳定。 超出规定范围(超差)和参数不稳定。 确认功能失效，需对元器件输入一个已知的激励信号， 确认功能失效，需对元器件输入一个已知的激励信号，测量 输出结果。如测得输出状态与预计状态相同，则元器件功能正常， 输出结果。如测得输出状态与预计状态相同，则元器件功能正常， 否则为失效,功能测试主要用于集成电路 否则为失效 功能测试主要用于集成电路 。 三种失效有一定的相关性,即一种失效可能引起其它种类的 三种失效有一定的相关性 即一种失效可能引起其它种类的 失效。功能失效和电参数失效的根源时常可归结于连接性失效。 失效。功能失效和电参数失效的根源时常可归结于连接性失效。 在缺乏复杂功能测试设备和测试程序的情况下， 在缺乏复杂功能测试设备和测试程序的情况下，有可能用简单的 连接性测试和参数测试方法进行电测， 连接性测试和参数测试方法进行电测，结合物理失效分析技术的 应用仍然可获得令人满意的失效分析结果。 应用仍然可获得令人满意的失效分析结果

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非破坏检查非破坏检查，也就是无损失效分析技术，可定义为： 非破坏检查，也就是无损失效分析技术，可定义为：不必打 开封装对样品进行失效定位和失效分析的技术。 开封装对样品进行失效定位和失效分析的技术。 射线透视技术和反射式扫描声学显微技术( - 用X射线透视技术和反射式扫描声学显微技术(C-SAM) 射线透视技术和反射式扫描声学显微技术 ) 是两种主要的无损失效分析技术。 是两种主要的无损失效分析技术。射线透视技术和反射式扫描声学显微术( - 表2 X射线透视技术和反射式扫描声学显微术(C-SAM)的比较 射线透视技术和反射式扫描声学显微术 ) 名称 X射线透视技术 射线透视技术 反射式扫描声学 显微术( - 显微术(C- SAM) ) 应用优势 以低密度区为背景，观察 以低密度区为背景， 材料的高密度 …… 此处隐藏：3041字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……