元器件失效分析方法

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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，哪里最能练出驾驶水平？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。

/ H' c/ i& {6 L( S# ~失效分析基本概念
8 L6 X: J1 r8 ~" `3 b定义：对失效电子元器件进行诊断过程。
# ]0 h+ C7 H0 _" B6 F# L1、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。
: ~3 `# E& `4 w+ n0 D; g1 a. n2、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。
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。

失效分析的一般程序
# t7 m; W* {2 Z; y- R1 A/ g1、收集现场场数据
2、电测并确定失效模式
3、非破坏检查
4、打开封装
5、镜验
6、通电并进行失效定位
& _; Q& D- j& B( _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。
& ]7 V$ m8 r% @9 U. w2 X
" w! d- k. e5 i+ x/ b. z5 M1、收集现场数据：

2、电测并确定失效模式
) k" c: _: ]* E" ]1 ^8 v1 ~+ d电测失效可分为连接性失效、电参数失效和功能失效。
, ?+ W; E4 `% a& m/ \4 w& v9 {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。
; H7 b3 ?' t* a3 r0 G3 e
/ l( C- k. C/ ~) ]2 L( F! y8 O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。

* H* t3 d" k: T- D7 _9 g& u) I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。
7 h3 k* Q1 i: {: Z! P3、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
6 m4 n$ `+ o& j# \; }: G- n( R5 U优势：工期短，直观易分析
! ^0 |  b+ C+ X3 D" K: s+ P( k劣势：获得信息有限
局限性：
" F; Q' x* s9 ^5 S: F) Q1、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；
8 l* c% N7 v) x2 E- {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。

案例分析：
X-Ray 探伤----气泡、邦定线
X-Ray 真伪鉴别----空包弹（图中可见，未有晶粒）
- c& \6 V7 i( v( d% J3 k( X“徒有其表”
下面这个才是货真价实的
: Z# p* l4 f+ m5 C* ]& P# {+ IX-Ray用于产地分析（下图中同品牌同型号的芯片）
4 P, L* B& j! Z1 O1 W0 M, `+ _) @! aX-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）
  k4 O; l/ L! y" }% ]* @' j8 a; ]
4、打开封装
0 V. S; z9 G% L/ v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。Œ

5、显微形貌像技术
0 c. b/ r. G3 D) ?3 R' H5 R光学显微镜分析技术
扫描电子显微镜的二次电子像技术
0 \6 I5 @) C# p* R+ h6 [电压效应的失效定位技术
6、半导体主要失效机理分析
$ Y+ F; ~. r! y5 A$ j' j电应力（EOD）损伤
8 g3 J# a, v* r( F- y1 Q. M静电放电（ESD）损伤
封装失效
引线键合失效
6 ~6 b; H# f9 M- W芯片粘接不良
) b' a5 C0 M9 {, `$ w: X" h' c金属半导体接触退化
( w" z* V9 l) u) Z+ {* l钠离子沾污失效
" K6 L3 \  U6 o; u% k$ I6 h氧化层针孔失效

updown

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。

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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。

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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。