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嘉峪檢測網(wǎng) 2018-01-10 16:00
一般概念
失效：產(chǎn)品失去規(guī)定的功能。
失效分析：為確定和分析失效器件的失效模式，失效機(jī)理，失效原因和失效性質(zhì)而對產(chǎn)品所做的分析和檢查。
失效模式：失效的表現(xiàn)形式。
失效機(jī)理：導(dǎo)致器件失效的物理，化學(xué)變化過程。
失效原因：導(dǎo)致發(fā)生失效的直接原因，它包括設(shè)計(jì)，制造，使用和管理等方面的問題。
失效分析的目的：失效分析是對失效器件的事后檢查，通過失效分析可以驗(yàn)證器件是否失效，識(shí)別失效模式，確定失效機(jī)理和失效原因，根據(jù)失效分析結(jié)論提出相應(yīng)對策，它包括器件生產(chǎn)工藝，設(shè)計(jì)，材料，使用和管理等方面的有關(guān)改進(jìn)，以便消除失效分析報(bào)告中所涉及到的失效模式或機(jī)理，防止類似失效的再次發(fā)生。
失效分析的設(shè)備和相應(yīng)的用途
電特性測試設(shè)備 包括開短路測試設(shè)備（CD318A，S9100），萬用表和各種測試分廠的測試機(jī)。
觀察測量設(shè)備 X射線透視機(jī)，金相顯微鏡（放大倍數(shù)50---1000），測量顯微鏡（帶攝像頭并與顯示器和終端處理電腦相連，放大位數(shù)50---500），立體顯微鏡，掃描電子顯微鏡SEM。
試驗(yàn)設(shè)備 烘箱，回流焊機(jī)，可焊性測試儀，成份分析儀。
解剖設(shè)備和輔助設(shè)備 開帽機(jī)，密封電爐，超聲清洗機(jī)，鑷子，研磨切割機(jī)，玻璃儀器（試管，燒杯，玻璃漏斗，滴管等）。
工作間設(shè)施 應(yīng)配有通風(fēng)柜，清洗池，水源，相關(guān)化劑（鹽酸，硝酸，硫酸和無水乙醇，丙酮，氫氧化鈉等）。
分析報(bào)告
失效分析報(bào)告 應(yīng)包括：a, 失效器件的主要失效現(xiàn)場信息。b, 失效器件的失效模式。c, 失效分析程序和各階段的初步的分析結(jié)果。d ,失效分析結(jié)論。e,提出糾正建議措施。報(bào)告中應(yīng)附分析圖片和測試數(shù)據(jù)，以及相應(yīng)說明。
分析人員應(yīng)具有的素質(zhì) 具有半導(dǎo)體集成電路的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)，熟悉集成電路原理，設(shè)計(jì)，制造，測試，使用線路，可靠性試驗(yàn)，可靠性標(biāo)準(zhǔn)，可靠性物理和化學(xué)等方面的有關(guān)知識(shí)，并有一定的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，必須受過專業(yè)培訓(xùn)。
可靠性
可靠性概念 指系統(tǒng)或設(shè)備在規(guī)定條件下和規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成規(guī)定功能的能力。有固有可靠性和使用可靠性之分，固有可靠性指通過設(shè)計(jì)和制造形成的內(nèi)在可靠性，使用可靠性指在使用過程中發(fā)揮出來的可靠性。它受環(huán)境條件，使用操作，維修等因素的影響，使用可靠性總小于固有可靠性。
可靠性試驗(yàn)
溫度循環(huán)TCT：判斷產(chǎn)品在極高，極低溫度下抗變力及在極高，極低溫度中交替之效應(yīng)。
熱沖擊TST：同上，但條件更嚴(yán)酷。
高壓蒸煮PCT：利用嚴(yán)厲的壓力，濕氣和溫度加速水汽之滲透來評估非密閉性之固態(tài)產(chǎn)品對水汽滲透之效應(yīng)。
加速老化HAST：同上。
高溫反偏HTRB：對產(chǎn)品施加一定的高溫來加速產(chǎn)品電性能的老化。
回流焊REFLOW：用于判斷器件（SMD）在回流焊接過程中所產(chǎn)生之熱阻力及效應(yīng)。
易焊性SOLDER：判斷產(chǎn)品之可焊度。
耐焊接熱：判斷直插式產(chǎn)品在焊接過程中產(chǎn)生的熱阻力及效應(yīng)。
引線彎曲：考核產(chǎn)品管腳抗機(jī)械應(yīng)變力之能力。
交變試驗(yàn)：評估產(chǎn)品在經(jīng)過極高，極低溫度后，再放入溫濕度變化之環(huán)境后產(chǎn)生的效應(yīng)。
穩(wěn)態(tài)濕熱THT：評估非密閉性之固態(tài)產(chǎn)品在濕氣環(huán)境下之可靠度，使用溫度條件加速水汽滲透。
高溫貯存HTST：判斷高溫對產(chǎn)品之效應(yīng)。
低溫試驗(yàn)LT：判斷低溫對產(chǎn)品之效應(yīng)。
電耐久BURN-IN：對產(chǎn)品施加一定的電壓，電流來加速產(chǎn)品的電老化。
可靠性試驗(yàn)設(shè)備
試驗(yàn)設(shè)備：高低溫循環(huán)箱，高速老化箱，調(diào)溫調(diào)濕箱，可焊性測試儀，高溫烘箱，分立器件綜合老化系統(tǒng)，高溫反偏系統(tǒng)。
測試設(shè)備：多功能晶體管篩選儀，晶體管圖性特示儀（XJ4810,370B等）。
失效率
失效率：指產(chǎn)品工作到t時(shí)刻后在單位時(shí)間內(nèi)失效的概率。單位： %/103小時(shí)。（每工作1000小時(shí)后產(chǎn)品失效的百分?jǐn)?shù)）
失效曲線
也稱失效浴盆曲線，因形狀象浴盆。
早期失效期：λ（t）大，隨時(shí)間迅速下降。通過改進(jìn)設(shè)計(jì)，加強(qiáng)監(jiān)控可減少早期失效，通過篩選可減?。s短或去掉）早期失效期.工藝缺陷、材料缺陷、篩選不充分引起。
偶然失效期：λ（t）小，為常數(shù)，時(shí)間較長，失效帶有偶然性，是使用的良好時(shí)間。很多是靜電損傷、過電損傷引起。有突發(fā)性和明顯性
靜電，靜電放電
靜電 當(dāng)兩種材料一起摩擦，一種材料丟失電子，另一種則收集電子，前者帶正電，后者則帶負(fù)電，如果兩種摩擦的物體在分離的過程中電荷難以中和，電荷即會(huì)積累使物體帶上靜電。靜電就是一種物體上的非移動(dòng)的充電。
靜電放電 如果帶靜電的物體遇到合適的機(jī)會(huì)，它會(huì)將所帶的電荷放掉，又回到中性，此過程即是靜電放電ESD。
靜電對電子元件之影響
物體放電形式主要通過低電阻區(qū)域，放電電流I= Q/t,即靜電電荷變化量與完成這些靜電電荷變化所用的時(shí)間之比。當(dāng)I足夠大時(shí)，能影響P-N結(jié)熱擊穿接合點(diǎn)，導(dǎo)致氧氣層擊穿，引起即時(shí)的和不可逆轉(zhuǎn)的損壞，但這種損壞只有10%可引起產(chǎn)品即時(shí)損壞，90%的產(chǎn)品可毫無覺察地通過測試，流到客戶手里，但它的可靠性卻大大地降低了，并且靜電可吸附灰塵，降低基片凈化度，使IC成品率下降。
靜電產(chǎn)生的宏觀原因
環(huán)境如地面，裝修隔間，溫濕度。
工具和材料 清洗機(jī)，吸管，鑷子，物流車，周轉(zhuǎn)箱，烘箱，紙片，工作機(jī)臺(tái)等。
工作者及其活動(dòng) 人的動(dòng)作如脫衣，起立，被感應(yīng)，接觸帶電，剝離，沖擊，摩擦。
靜電的防護(hù)
靜電防護(hù)原則： 少產(chǎn)生，不積累，快泄放。
靜電防護(hù)基本方法：泄漏，中和，屏蔽
環(huán)境方面，鋪設(shè)防靜電地毯，地板，臺(tái)墊，入口處工作處接地線等防靜電消除器?？刂茰貪穸?，使用離子風(fēng)機(jī)，靜電環(huán)。
器材方面，防靜電工作服，鞋，腕帶，導(dǎo)電泡沫板，防靜電文件盒，周轉(zhuǎn)箱，物流車，包裝袋，抗靜電劑等。
產(chǎn)品設(shè)計(jì)方面，將靜電防護(hù)體現(xiàn)到元件和產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，盡量使用對靜電不敏感的元件，或者在器件內(nèi)部設(shè)置靜電防護(hù)元件，對使用的靜電放電敏感器件提供適當(dāng)?shù)妮斎氡Ｗo(hù)。
封裝基本流程
磨片—劃片—裝片—球焊—包封—后固化—電鍍—打印—沖切成型—測試—包裝—入庫。
上述流程視產(chǎn)品不同有較大的變化。
流程簡述
磨片—將芯片的反面（非布線的一面）根據(jù)工藝標(biāo)準(zhǔn)，客戶要求或一些特殊要求磨去一層，使芯片的厚度達(dá)到要求。
劃片—用劃片刀（或其它手段如激光）在圓片上的劃片槽中割劃，使整個(gè)大圓片分割成很多細(xì)小的晶片（單個(gè)芯片），以利裝片。
裝片—將已劃好片的大圓片上的單個(gè)芯片用吸嘴取下后裝在引線框的基島上。此時(shí)芯片背面上須用粘接劑粘在基島上。
球焊—用金絲（在一定的溫度，超聲，壓力下）將芯片上某一點(diǎn)（壓焊區(qū)）與引線框適當(dāng)位置（第二點(diǎn)）相連。
包封—用樹脂體將裝在引線框上的芯片封起來，對芯片起保護(hù)作用和支撐作用。
后固化—使包封后的樹脂體進(jìn)一步固化。
電鍍—在引線條上所有部位鍍上一層錫，保證產(chǎn)品管腳的易焊性。
打印—在樹脂體上打上標(biāo)記，說明產(chǎn)品的型號和其它相關(guān)信息。
沖切成形—將整條產(chǎn)品切割成形為單只產(chǎn)品。
測試—篩選出符合功能要求的產(chǎn)品。
包裝，入庫—將產(chǎn)品按要求包裝好后進(jìn)入成品庫。待機(jī)發(fā)往客戶。
為何分析？信息反饋？（一）
客戶投訴。如客戶反映良率低，產(chǎn)品的某一參數(shù)不達(dá)標(biāo)，開短路，產(chǎn)品使用時(shí)功能不良等。一般由業(yè)務(wù)或外經(jīng)部轉(zhuǎn)品管，再轉(zhuǎn)總廠進(jìn)行失效分析。
測試分廠測試良率低，或某批產(chǎn)品開短路產(chǎn)品太多，不符合客戶良率要求，分廠應(yīng)出具測試異常分析報(bào)告。
品管抽測異常 ①產(chǎn)品經(jīng)外觀檢后品管開短路抽測異常。通常每批抽100只如次品超過3只，則加抽300只，仍超標(biāo)則要分析。②對測試分廠已測產(chǎn)品抽測異常。通常測試分廠送樣一只,僅要求開帽分析。測試分廠應(yīng)附失效分析申請單。
組裝分廠隔離流到測試或外檢，要求測試或外檢后將測試情況或品管抽測結(jié)果反饋組裝。此時(shí)出現(xiàn)的一些異常，可能要求分析。
客戶要求的其它分析。如看金絲，布線圖，芯片表面，芯片粘結(jié)形式等。
所有的分析結(jié)束后，均應(yīng)出報(bào)告，且要將報(bào)告送到原發(fā)出部門，并做好相應(yīng)分析報(bào)告交接工作。
金絲布線和芯片表觀
失效分析的原則
先無損，后有損。
先電測試，外觀檢，后開蓋。
開蓋后也要先無損（不引入新破壞），后破壞。
失效分析程序
失效現(xiàn)象記錄。了解情況，了解失效現(xiàn)場信息，失效樣品的參數(shù)測試結(jié)果，失效樣品的一些產(chǎn)品信息。
鑒別失效模式。用現(xiàn)有設(shè)備確認(rèn)產(chǎn)品失效是否與客戶所述一致，并如實(shí)記錄下失效情況。
用自已的語言描述失效特征。
按照失效分析程序一一檢查，分析。通常有下述幾步：外觀檢查，電參數(shù)測式，開短路測試，X-RAY檢查，超聲清洗，超聲波離層分析，開帽，內(nèi)部目檢，電子掃描顯微鏡，腐球并檢查壓區(qū)。上面幾步不是每步都要，要有針對性地做，做到哪一步發(fā)現(xiàn)問題了，后面幾步視情況也可省去。
歸納分析結(jié)論，提出自已對分析結(jié)果的看法。
提出糾正建議措施。
出具分析報(bào)告。
失效信息收集
產(chǎn)品信息 ：生產(chǎn)日期 ，客戶，封裝形式，型號，批號，良率情況，生產(chǎn)批還是試驗(yàn)批，失效Bin值，焊絲規(guī)格，圖形密集區(qū)典型線寬，芯片厚度，導(dǎo)電膠，采用的料餅，印章內(nèi)容，是否測試過，測試機(jī)臺(tái)狀況等。
失效現(xiàn)象記錄。失效日期，失效地點(diǎn)，數(shù)量，失效環(huán)境，是否工作過（即是否焊在整機(jī)上使用過），客戶是否在使用前對產(chǎn)品測試過，工作條件是否超過規(guī)格范圍。
鑒別失效模式
電參數(shù)測試。
開短路測試。目前有5臺(tái)專用開短路測試機(jī)：S9100，測試品種有PQFP44，LQFP44，PQFP52，PQFP64，DIP和SDIP中的部份。CD318A，測試品種有，SOP8/SOP16/SOP20/24/28 ，DIP8/14/16，密間距產(chǎn)品，手工機(jī)測試DIP系列。測試時(shí)要了解對應(yīng)主機(jī)電腦中是否有該品種的測試程序，如果沒有則要請相關(guān)人員編寫程序。
失效分析順序
外部目檢
X-RAY檢查
超聲清洗
復(fù)測
SAT即超聲檢查
開帽后內(nèi)部目檢
腐球檢查
X-RAY檢查
X-RAY檢查。X-RAY射線又稱倫琴射線，一種波長很短的電磁輻射，由德國物理學(xué)家倫琴在1895年發(fā)現(xiàn)。一般指電子能量發(fā)生很大變化時(shí)放出的短波輻射，能透過許多普通光不能透過的固態(tài)物質(zhì)。利用可靠性分析室里的X-RAY分析儀，可檢查產(chǎn)品的金絲情況和樹脂體內(nèi)氣孔情況，以及芯片下面導(dǎo)電膠內(nèi)的氣泡，導(dǎo)電膠的分布范圍情況。
X-RAY判斷原則
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不良情況 |
原因或責(zé)任者 |
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球脫 |
組裝 |
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點(diǎn)脫 |
如大量點(diǎn)脫是同一只腳，則為組裝不良。如點(diǎn)脫金絲形狀較規(guī)則，則為組裝或包封之前L/F變形，運(yùn)轉(zhuǎn)過程中震動(dòng)，上料框架牽拉過大，L/F打在予熱臺(tái)上動(dòng)作大，兩道工序都要檢查。如點(diǎn)脫金絲弧度和旁邊的金絲弧度差不多，則為組裝造成。 |
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整體沖歪，亂，斷 |
為包封不良，原因?yàn)榇的２槐M，料餅沾有生粉，予熱不當(dāng)或不均勻，工藝參數(shù)不當(dāng)，洗模異常從而導(dǎo)致模塑料在型腔中流動(dòng)異常。 |
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個(gè)別金絲斷 |
組裝擦斷或產(chǎn)品使用時(shí)金絲熔斷。 |
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只有局部沖歪 |
多數(shù)為包封定位時(shí)動(dòng)作過大，牽拉上料框架時(shí)造成，也有部份為內(nèi)部氣泡造成。 |
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金絲相碰 |
弧度正常，小于正常沖歪率時(shí)，為裝片或焊點(diǎn)位置欠妥 |
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內(nèi)焊腳偏移 |
多數(shù)為組裝碰到內(nèi)引腳。 |
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塌絲 |
多數(shù)為排片時(shí)碰到。 |
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導(dǎo)電膠分布情況 |
應(yīng)比芯片面積稍大，且呈基本對稱情形。 |
超聲清洗
清洗僅用來分析電性能有異常的，失效可能與外殼或芯片表面污染有關(guān)的器件。此時(shí)應(yīng)確認(rèn)封裝無泄漏，目的是清除外殼上的污染物。清洗前應(yīng)去除表面上任何雜物，再重測電參數(shù)，如仍失效再進(jìn)行清洗，清洗后現(xiàn)測電參數(shù)，對比清洗前后的電參數(shù)變化。清洗劑應(yīng)選用不損壞外殼的，通常使用丙酮，乙醇，甲苯，清洗后再使用純水清洗，最后用丙酮，無水乙醇等脫水，再烘干。清洗要確保不會(huì)帶來由于清洗劑而引起的失效。
超聲檢測分析
SAT—即超聲波形顯示檢查。
超聲波，指頻率超過20KHZ的聲波（人耳聽不見，頻率低于２０HZ的聲波稱為次聲波），它的典型特征：碰到氣體100%反射，在不同物質(zhì)分界面產(chǎn)生反射,和光一樣直線傳播。
SAT就是利用這些超聲波特征來對產(chǎn)品內(nèi)部進(jìn)行檢測，以確定產(chǎn)品密封性是否符合要求，產(chǎn)品是否有內(nèi)部離層。
超聲判別原則
芯片表面不可有離層
鍍銀腳精壓區(qū)域不可有離層
內(nèi)引腳部分離層相連的面積不可超過膠體正面面積的20%或引腳通過離層相連的腳數(shù)不可超過引腳總數(shù)的1/5
芯片四周導(dǎo)電膠造成的離層在做可靠性試驗(yàn)通過或做Bscan時(shí)未超出芯片高度的2/3應(yīng)認(rèn)為正常。
判斷超聲圖片時(shí)要以波形為準(zhǔn)，要注意對顏色黑白異常區(qū)域的波形檢查
來源：易觸網(wǎng)科技
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