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。
" h8 v6 o) G9 e, E/ t* B( d# ^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。

失效分析基本概念
- P: W$ ?; C0 G: |# M8 ^定义：对失效电子元器件进行诊断过程。
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。
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。
& ]9 x, U8 R+ A+ t# k3、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。

6 Z8 c: {$ H$ o7 a- M失效分析的一般程序
) R5 R" m) H# u* U1、收集现场场数据
2、电测并确定失效模式
( |# r! L# P" [( b' C2 d4 s$ D' D3、非破坏检查
# o% X' p3 Z, j1 t$ g8 u4 L4、打开封装
5、镜验
4 I' A1 O5 A( g6、通电并进行失效定位
/ M, S' v2 W* `  X) X, ^3 x7、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。
0 t! t! H5 c; x0 a" ^0 }( Z% O
1、收集现场数据：

- ~5 m8 v3 V' I+ o1 O2、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。
& z9 W  J2 N; k; P* J; A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。
) f, K5 k6 K% B/ {& m8 f" s
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。

2 h( T+ ~; J# x9 R* \6 ?3 `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。

+ {+ \+ l0 m; ?) I2 J) ?9 Q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。
( n0 N8 l6 F* B. `4 O) |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。
, t1 b: m1 y9 F9 j
3 y: K: f7 c5 w+ `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
优势：工期短，直观易分析
劣势：获得信息有限
6 `7 z: K2 X7 L2 i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、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。
& O5 }- E. U: q+ f$ a
: B, U1 t& M) E  d; ^& m* c5 y& x! i案例分析：
X-Ray 探伤----气泡、邦定线
9 a$ d5 _: A. a( C4 JX-Ray 真伪鉴别----空包弹（图中可见，未有晶粒）
“徒有其表”
' X1 m. _) [! r下面这个才是货真价实的
X-Ray用于产地分析（下图中同品牌同型号的芯片）
( Z& H( l2 g/ H" ?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）
- I7 t5 E; P' _
7 G+ t2 D& @1 T/ T  k4、打开封装
; x1 a5 x' M) \# S) |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
1 y8 [9 \9 g2 H0 p+ l
9 t) N8 r% z( Y, M6 ]; J( b5、显微形貌像技术
光学显微镜分析技术
扫描电子显微镜的二次电子像技术
电压效应的失效定位技术
6、半导体主要失效机理分析
/ G8 Z& ~" ]$ l8 }9 g' t4 a2 @电应力（EOD）损伤
& X. O) z7 \4 B静电放电（ESD）损伤
封装失效
引线键合失效
+ r6 T. {& G* O" j芯片粘接不良
金属半导体接触退化
* Q2 a* S( X+ T/ v) R钠离子沾污失效
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。

plug

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。