元器件失效分析方法概述

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器件一旦坏了，千万不要敬而远之，而应该如获至宝。
　　开车的人都知道，哪里能练出驾驶水平？高速公路不行，只有闹市和不良路况才能提高水平。社会的发展就是一个发现问题解决问题的过程，出现问题不可怕，但频繁出现同一类问题是非常可怕的。
　　失效分析基本概念
　　定义：对失效电子元器件进行诊断过程。
$ e% l$ G% f  b3 B8 n; v: z5 T- L, ]　　1、进行失效分析往往需要进行电测量并采用先进的物理、冶金及化学的分析手段。
" x6 a* V7 t: N6 T　　2、失效分析的目的是确定失效模式和失效机理，提出纠正措施，防止这种失效模式和失效机理的重复出现。
　　3、失效模式是指观察到的失效现象、失效形式，如开路、短路、参数漂移、功能失效等。
% |) T- G, \) X0 K　　4、失效机理是指失效的物理化学过程，如疲劳、腐蚀和过应力等。
& U' T9 {/ {# i3 ]5 j, n　　失效分析的一般程序
; E$ L7 {2 X" F5 |( i　　1、收集现场场数据

8 O0 u: ?0 o& O) P2 U3 f% {　　2、电测并确定失效模式
8 N! ?& g+ x  l  @( V, t, I5 D　　3、非破坏检查

       4、打开封装
/ B( L3 v) w" b& h+ m　　5、镜验
　　6、通电并进行失效定位
　　7、对失效部位进行物理、化学分析，确定失效机理。
　　8、综合分析，确定失效原因，提出纠正措施。
, k! V% n4 f5 `/ C　　1、收集现场数据：
4 o' f1 R6 T( R1 @! S　　2、电测并确定失效模式
　　电测失效可分为连接性失效、电参数失效和功能失效。
2 K/ s; D: f+ p8 p( z　　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（ESD）和过电应力（EOS）引起。
8 o) [8 [  H# ^5 y　　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。
　　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，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，有可能用简单的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。
4 S) E& J7 R! x　　3、非破坏检查

　　X-Ray检测，即为在不破坏芯片情况下，利用X射线透视元器件（多方向及角度可选），检测元器件的封装情况，如气泡、邦定线异常，晶粒尺寸，支架方向等。

　　适用情境：检查邦定有无异常、封装有无缺陷、确认晶粒尺寸及layout
: x. D& A$ l5 |( `0 y6 f0 a% y  I　　优势：工期短，直观易分析
　　劣势：获得信息有限
0 y1 @$ I# H( l1 B2 O4 u4 s& t　　局限性：
　　1、相同批次的器件，不同封装生产线的器件内部形状略微不同；
! _2 L5 W2 [3 |, k　　2、内部线路损伤或缺陷很难检查出来，必须通过功能测试及其他试验获得。
　　分析：
/ p. p9 i$ I+ @! a$ V  k7 R# }　　X-Ray 探伤----气泡、邦定线

　　X-Ray 用于失效分析（PCB探伤、分析）

　　（下面这个密密麻麻的圆点就是BGA的锡珠。下图我们可以看出，这个芯片实际上是BGA二次封装的）

　　4、打开封装
8 ?& J: u! j( `; L) E. W　　开封方法有机械方法和化学方法两种,按封装材料来分类，微电子器件的封装种类包括玻璃封装(二极管)、金属壳封装、陶瓷封装、塑料封装等。

　　机械开封
　　化学开封
# n! {% ?0 N' }! z' ^　　5、显微形貌像技术
　　光学显微镜分析技术
$ k* p9 J( {) X- I　　扫描电子显微镜的二次电子像技术
( m4 b. w: ^4 ?9 c* |: T0 i　　电压效应的失效定位技术
　　6、半导体主要失效机理分析

　　电应力（EOD）损伤
　　静电放电（ESD）损伤
　　封装失效
　　引线键合失效
　　芯片粘接不良
/ y. Y) j- |8 M3 \* y, N: q5 }' r　　金属半导体接触退化
- _% A3 z6 W" G　　钠离子沾污失效
* M/ U! c0 S. K　　氧化层针孔失效

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往往需要进行电测量并采用先进的物理、冶金及化学的分析手段