浅谈失效分析PPT学习教案

1、会计学1 浅谈失效分析浅谈失效分析 1失效术语简介失效术语简介 2失效模式介绍失效模式介绍 3失效分析程序失效分析程序 4. 失效分析技术失效分析技术 5. 失效分析使用的仪器失效分析使用的仪器 第1页/共31页 什么是失效？ 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。 什么是失效模式？ 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。 第2页/共31页 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， 环境和应力包括温度、湿度、电、机械 等。 第3页/共31页 失效模式主要有：

2、开路、短路、电参数超差、 漏电 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 第4页/共31页 第5页/共31页 第6页/共31页 不同与质量检验为目的的测试，采用非标准不同与质量检验为目的的测试，采用非标准 化的测试方法，可以简化化的测试方法，可以简化 包括引脚测试和芯片测试两类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，但不能确定失可以确定失效的管脚和模式，但不能确定失 效的确切部位效的确切部位 第7页/共31页 第8页/共31页 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：桥堆的+AC1电性失效，其余管

3、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。 第9页/共31页 芯片测试（DECAP后的测试） 芯片测试可以缩小失效分析的范围，省 去一些分析步骤 例：做过PCT的失效器件在去黑胶后测 试电性恢复，后续的去铜可以不做， 可以初步判定失效机理为水汽进入 封装本体引起，导致失效 第10页/共31页 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-反射式 声学扫描显微技术 第11页/共31页 第12页/共31页

4、 C-SAM(反射式声学扫描显微技术) 原理：利用超声脉冲探测样品内部的空隙缺 陷等，超声波对于不同的介质都会产生 发射波，如果遇到空气即100反射，该技 术是对器件分层最有效的检测方法 可以检测材料结构界面的粘连和分层状况， 及塑封材料的空洞、芯片开裂等。 例：分层器件与正常器件的C-SAM图片 第13页/共31页 种类应用优势基本原理 X射线透视 象 观察材料高密度区的 完整性 透过材料高密度区 X射线强度衰减 C-SAM象观察材料内部空隙， 如芯片粘接不良， 器件封装不良 超声波传播遇空气 隙受阻反射 第14页/共31页 DE-CAP分析 利用强酸将器件的封装去处，展示材料的内部结构，

5、是一个破坏性的分析技术，不可逆转，因此在进行 此步分析时请确认所有非破坏性的分析已经完成， 通常用烧杯中加热的方式，更高级的DE-CAP有专 门的设备 分析人员须考虑潜在的损坏和每项分析的目的 第15页/共31页 高级的DE-CAP设备原理图 第16页/共31页 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 烘烤后测试 第17页/共31页 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

6、，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 第18页/共31页 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，Surge mark点，结构电性确认 第19页/共31页 第20页/共31页 第21页/共31页 第22页/共31页 定位技术（HOT SPOT) 红外热像仪,液晶探测 原理：将失效的芯片通电，在失效点附近会有大 的漏电通过，这部分的温度会升高，利用红外热 像仪或芯片表面涂液晶用偏振镜观察（可以找到 失效点，从而可以进一步针对失效点作分析 对于在芯片上明显的异常点，如Surge mark、Micro crack、 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，可以加电后借 助红外热像仪或液晶测试找到失效点 第23页/共31页 红外热像仪液晶 例：分别用红外热像仪和液晶方法获得的失效点照 片 第24页/共31页 第25页/共31页 第26页/共31页 仪器 名称 真 空 条 件 样品 要求 透明 性 空间分 辨率 最大放 大倍数 景深 光学 显微镜 无开封有一 定的 透明 性 3600A1200小 扫描 电子显微镜 高 真 空 开封 去钝化 层 无， 表面 观察 50