失效分析讲义

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1、失效分析步骤与方法内容提要基本概念失效分析的目的和作用失效分析的一般步骤失效分析技术介绍失效机理的分析案例注意事项Q&A一、基本概念失效器件性能发生剧烈的或是缓慢的变化,这些变化达到一定程度,器件不能正常工作,这种现象叫做失效。失效模式指失效的表现形式，一般指器件失效时的状态，如开路、短路、漏电或参数漂移等。失效模式的分类按失效的持续性致命性、间歇性、缓慢退化按失效时间早期失效、随机失效、磨损失效按电测结果开路、短路、漏电、参数漂移失效机理失效的物理和化学根源叫失效机理。物理和化学根源包括：环境、应力和时间，

2、环境和应力包括温度、湿度、电、机械等失效的物理模型应力-强度模型认为失效原因是由于产品所受应力超过其极限强度，此模型可解释EOS、ESD、Bodycrack等。应力-时间模型认为产品由于受到应力的时间累积效应，产品发生化学反应，微观结构发生变化，达到一定程度时失效，此模型可解释材料的欧姆接触电阻增大，电压随时间衰降，焊接部分的热疲劳现象等。二、失效分析的目的及作用目的找出器件失效的物理和化学根源，确定产品的失效机理作用获得改进工艺、提出纠正措施，防止失效重复出现的依据确定失效的责任方，避免不必要的损失赔偿评估

3、产品的可靠度三、一般步骤1、收集失效数据2、烘焙3、测试并确定失效模式4、非破坏性分析5、DE-CAP6、失效定位7、对失效部分进行物理化学分析8、综合分析，确定失效原因，提出改善措施1、失效数据收集作用：根据失效现场数据估计失效原因和失效责任方失效现场数据的内容失效环境：潮湿、辐射失效应力：过电、静电、高温、低温、高低温失效发生期:早期、随机、磨损失效历史：以往同类器件的失效状况2、烘焙对于一些经过潮湿环境下失效，或从其电性上表现为漏电大或不稳定的器件，有必要进行烘焙后测试方法：温度：150℃常压时间：4小

4、时以上3、电性测试及确定失效模式不同与质量检验为目的的测试，采用非标准化的测试方法，可以简化．包括引脚测试和芯片测试两类可以确定失效的管脚和模式，但不能确定失效的确切部位4、非破坏性分析定义：不必打开封装对样品进行失效分析的方法，一般有：显微镜的外观检验X-RAY检查内部结构C-SAM扫描内部结构及分层5、DE-CAP分析步骤一：去黑胶配比：发烟HNO3：H2SO4=3：1加热时间：煮沸后5-10分钟（根据材料大小）注意：酸液不能超过烧杯的规定刻度，以防加热过程酸液溅出来显微镜观察焊接件结构，芯片的外观检查等

5、烘烤后测试步骤二：去铜配比浓硝酸加热时间：沸腾后3-5分钟离开电炉至铜反应完注意：加热沸腾比较剧烈，加酸液的液面不要超过烧杯的规定刻度，显微镜观察，焊锡的覆盖面积、气孔、位置、焊锡颗粒，芯片Crack等步骤三：去焊锡配比浓硝酸加热时间：沸腾后30分钟左右注意：加酸液的液面不要超过烧杯规定刻度，以防止酸液溅出显微镜观察，芯片正反两面观察，Surgemark点，结构电性确认6、失效定位对于在芯片上明显的异常点，如Surgemark、Microcrack、氧化层脱落，比较容易定位对于目视或显微镜下无法观察到的芯片，

6、可以加电后借助红外热像仪或液晶测试找到失效点7、失效点的物理化学分析为更进一步确认失效点的失效机理，我们需要对失效点进行电子放大扫描(SEM)和能谱分析(EDX)，以找到失效点的形貌和化学元素组成等，作为判定失效原因的依据。8、综合分析根据前面步骤的逐步分析，确定最终失效原因，提出报告及改善建议及完成报告。你的成果四、失效分析技术1、摄影和光学显微术本厂有0-400倍的光学显微镜和影象摄取装置,基本上可以含盖整个分析过程需要的光学检查每个元件都需要记录一般状态的全景照片和特殊细节的一系列照片不涉及分析结果或最

7、终结论的照片可以在报告中不列入拥有但不需要总比需要但没有要好四、失效分析技术光学显微镜作用用来观察器件的外观及失效部位的表现形状、分布、尺寸、组织、结构、缺陷、应力等，如观察器件在过电应力下的各种烧毁和击穿现象，芯片的裂缝、沾污、划伤、焊锡覆盖状况等。例：一些失效的在光学显微镜下观察到的现象四、失效分析技术四、失效分析技术2、电测技术质量检验的电测采用标准化的测试方法，判定该器件是否合格，目的是确定器件是否满足预期的技术要求失效分析的电测采用非标准的测试方式，目的是用于确定器件的失效模式、失效部位并估计可能的

8、实效机理测试仪器、测试步骤及参数的种类都可以简化四、失效分析技术失效分析的电测管脚测试管脚测试可以确定失效的模式和管脚，无法确定失效的确切部位例1：GBJ的+AC1电性失效，其余管脚OK，则可以只对+AC1的晶粒做后续分析，如X-RAY等例2：TO220AB的一端测试显示HI-VF，我们可以估计可能的失效模式为晶粒横裂等。四、失效分析技术四、失效分析技术芯片测试（DECAP后的测试）芯片测试可以缩小