元器件失效分析基本概念是什么_元器件失效分析基本概念

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失效分析的基本概念

定义：诊断故障电子元件的过程。

1、故障分析通常需要电气测量和先进的物理、冶金和化学分析方法。

2、失效分析的目的是确定失效模式和失效机理，并提出纠正措施以防止这种失效模式和失效机理的再次发生。

3、失效模式是指观察到的失效现象和失效形式，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、过应力等。

失效分析的一般程序

1、收集现场数据

2、故障模式的电气测量和确定

3、无损检测

4、打开包装

5、后视镜检查

6、打开电源并找到故障。

7、进行了物理和化学分析，以确定故障机理。

8、综合分析，确定故障原因，提出整改措施。

1、收集现场数据：

2、故障模式的电气测量和确定

电测量故障可分为连通性故障、电参数故障和功能性故障。

连通性故障包括开路、短路和电阻变化。这种故障很容易测试，现场故障大多是由静电放电(ESD)和过压应力(EOS)引起的。

电参数失效需要复杂的测量，主要表现为参数值超出规定范围(超差)和参数不稳定。

为了确认功能故障，有必要向部件输入已知的激励信号，并测量输出结果。如果测得的输出状态与预期状态相同，则该元件功能正常，否则无效，功能测试主要用于集成电路。

三种故障之间有一定的相关性，即一种故障可能引起其他种类的故障。功能故障和电参数故障的根源通常可归因于连通性故障。在没有复杂的功能测试设备和测试程序的情况下，可以使用简单的连通性测试和参数测试方法进行电气测试，结合物理故障分析技术的应用仍然可以获得满意的故障分析结果。

3、无损检测

X射线检测，即在不损伤芯片的情况下，利用X射线透视元器件(多方向和角度可选)，检测元器件的封装情况，如气泡、异常键合线、晶粒大小、支撑方向等。

适用情况：检查粘合有无异常，包装有无缺陷，确认晶粒大小和布局。

优点：建设周期短，直观易分析。

缺点：获取信息的机会有限

局限性：

1、同一批次的器件，在不同的封装生产线上，内部形状略有不同；

2、很难检测内部布线的损坏或缺陷，必须通过功能测试和其他测试来获得。

案例研究：

x射线探伤-气泡和粘合线

x射线识别-空白弹药(图中可见，无晶粒)

“除了表象什么都没有”

以下是实物。

x射线用于产地分析(下图同品牌同型号的芯片)。

x射线用于失效分析(PCB缺陷检测和分析)。

(下面密密麻麻的点是BGA的焊珠。从下图可以看出，这个芯片其实是BGA二次封装)

4、打开包装

解封方法有两种：机械法和化学法。根据封装材料，微电子器件的封装类型包括玻璃封装(二极管)、金属外壳封装、陶瓷封装和塑料封装。

机械启封

化学开封

5、显微图像技术

光学显微镜分析技术

扫描电子显微镜二次电子成像技术

故障定位测试