日本尤物一二区AⅤ中文字,特级毛片WWW宅女一级

電子器件失效分析流程

嘉峪檢測網(wǎng) 2025-08-20 20:21

在電子元器件從設計到使用的全生命周期中，失效分析（Failure Analysis, FA）是確?？煽啃缘暮诵沫h(huán)節(jié)。它如同電子世界的"法醫(yī)學"，通過系統(tǒng)化的方法揭示器件失效的真相。本文將側(cè)重說明失效物理分析（PFA）的基本程序、常見失效模式與機理，以及關鍵注意事項，帶您走進精密電子器件的微觀世界。

一、失效分析常規(guī)程序

分析失效器件的每個步驟都應獲得必要的信息。很多分析步驟是破壞性的，無法重復進行（是一次性的）。所以應按程序小心進行，先進行“非破壞性”分析、后采取開封、切片等“破壞性”分析手段，防止將“元兇”弄掉或帶入新的破壞因素。

開封前檢測

失效信息收集：調(diào)查失效現(xiàn)象、使用環(huán)境、歷史數(shù)據(jù)

外觀檢查：觀察絲印標識、外觀引腳、損傷、腐蝕等

電特性測試：半導體特性IV曲線測試

X_Ray/聲掃：觀察器件內(nèi)部鍵合、引線、是否分層、損傷等

密封性測試：檢測管殼氣密性（針對部分器件）

失效模式分類：初步判定開路、短路、參數(shù)退化等類型

管殼開封處理

采用化學或機械方法開啟封裝：

• 塑料封裝：發(fā)煙硝酸/硫酸腐蝕

• 金屬/陶瓷封裝：精密機械開封

關鍵要求：避免引入新?lián)p失或污染

開封后微觀分析

根據(jù)情況采用以下部分手段：

• 顯微檢查：觀察芯片工藝缺陷

• 掃描電鏡：大景深高分辨率觀察

• 去鈍化層：去除鋁膜或SiO?膜

• 剖面分析：磨角染色觀察

• 材料分析：SEM/EDS成分檢測

報告與結論

• 整理數(shù)據(jù)，形成失效分析報告

• 明確失效模式和失效機理

程序要點提示：

1. 分析具有破壞性且不可逆，必須按順序謹慎操作

2. 每個步驟需獲取充分信息后再進入下一步

3. 根據(jù)器件和失效情況選擇適用的設備儀器和手段

4. 明確失效機理為進一步開展根因分析提供依據(jù)

二、失效模式與機理：半導體的"疾病譜"

常見失效模式

失效模式就是失效的形式，即表現(xiàn)出來的特征。它可以分為六大類：開路、短路、功能喪失、特性退化（劣化）、結構材料不良、重測合格。

失效模式	典型失效表現(xiàn)案例	造成的影響
短路	介質(zhì)擊穿（如電容介質(zhì)層破裂、PCB基材碳化）	電流異常繞過設計路徑，局部過流
	金屬遷移（如銀離子遷移、電化學枝晶生長）	形成導電通道，電路異常導通
	過壓擊穿（如MOS管漏源極雪崩擊穿）	瞬間短路、燒毀元件
	污染導電（助焊劑殘留、金屬碎屑橋接）	非設計路徑導通
開路	引線斷裂（鍵合開裂、導線脫離）	電路中斷
	材料斷裂（焊點疲勞、保險熔斷）	物理連接失效，電路不通
	界面分離（LED芯片與基板分離）	熱阻增大或信號傳輸中斷
	腐蝕斷路（PCB銅箔硫化發(fā)黑）	導電層完全氧化阻斷電流
功能喪失	固件錯誤（程序邏輯缺陷、存儲器損壞、Flash改寫）	設備無法啟動或執(zhí)行基礎操作
	電源失效（電源輸出異常）	供電不足或過壓保護觸發(fā)
	核心元件死機（MCU失效、時鐘停振、復位無效）	系統(tǒng)宕機
特性退化/劣化	阻值漂移（碳膜氧化、濕氣侵入）	參數(shù)偏離設計范圍，性能下降
	光效衰減（LED封裝材料褐變）	亮度降低或色溫偏移
	漏電流增加（PN結熱損傷或離子污染）	功耗增大、壽命降低
	機械磨損（接插件多次插拔）	阻抗增大、功耗增大、增大壓降
結構材料不良	腐蝕穿孔（晶間腐蝕、點蝕）	結構強度喪失或密封失效
	變形失效（塑性變形、蠕變下垂）	裝配精度下降或功能受限
	分層開裂（封裝氣泡膨脹、熱應力剝離）	密封性破壞或機械強度降低
	異物污染（硅片顆粒、封裝雜質(zhì)）	短路風險或光學性能下降
重測合格	接觸不良（連接器氧化、插座彈片松弛）	間歇性功能中斷
	環(huán)境敏感性（熱脹冷縮引發(fā)BGA焊球微裂紋）	溫度波動時功能不穩(wěn)定
	信號干擾（電磁噪聲耦合誤觸發(fā)）	誤動作或重啟后恢復

失效機理深度解析

失效機理是器件失效的實質(zhì)原因，即引起器件失效的物理或化學變化過程。

失效機理	物理/化學影響過程
設計缺陷	器件版圖、工藝方案、電路和結構等方面的設計缺陷
體內(nèi)劣化	二次擊穿、CMOS閂鎖效應、中子輻射損傷、重金屬沾污和材料缺陷引起的結特性退化、瞬間功率過載等。
表面劣化	鈉離子沾污引起溝道漏電、γ 輻照損傷，表面擊穿(蠕變)、表面復合引起小電流增益減小等
金屬化劣化	金鋁合金、鋁電遷移、鋁腐蝕、鋁劃傷、鋁缺口、臺階斷鋁、過電應力燒毀等
氧化層缺陷	針孔、氧化層厚度不均勻、接觸孔鉆蝕、介質(zhì)擊穿等
鍵合缺陷	鍵合頸部損傷、鍵合強度不夠、鍵合面沾污金-鋁合金、鍵合位置不當、鍵合絲損傷、鍵合絲長尾、鍵合應力過大損傷硅片
封裝劣化	管腿腐蝕、管腿損傷、漏氣、殼內(nèi)有外來物引起漏電或短路、絕緣珠裂縫、標志不清
使用不當	靜電損傷、電浪涌損傷、機械損傷、過高溫引起、干擾信號引起、焊劑腐蝕管腳等

三、失效分析實驗室：專業(yè)裝備配置

基礎分析設備配置

設備類型	儀器名稱	主要功能
觀測設備	立體顯微鏡、金相顯微鏡（帶攝影）	微觀結構觀察、缺陷定位
電特性測試設備	特性曲線圖示儀、集成電路測試儀、示波器、數(shù)字電壓表、直流電源、電流表、小信號發(fā)生器、脈沖發(fā)生器、電容表等	電性能驗證、參數(shù)分析
試驗設備	高溫箱、低溫箱、微拉力計(測量鍵合絲拉力)和檢漏設備	環(huán)境模擬、鍵合強度測試
解剖工具及輔助設備	機械微探針、管殼開啟器、研磨設備及夾具、超聲波清洗器、電爐和常用工具(齊套)	樣品處理、截面制備
化學處理間	需備注通風柜。去除塑料或樹脂的發(fā)煙硝酸、發(fā)煙硫酸，去除鋁的 NaOH和稀硫酸等，去除鈍化層的光刻腐蝕液(或氫氟酸加氟化銨溶液)，PN結染色液(按方配制)，硅材料選擇性腐蝕液(sirt腐蝕液)，無水乙醇和丙酮等有機溶劑	材料去除、染色分析
安全防護用品	橡膠手套、防護眼鏡、防護工作服、護面等	保護操作分析人員

高端分析設備（外協(xié)）

有些失效分析設備（掃描電鏡、透射電鏡、X射線微探針、離子微探針、紅外微熱像儀、X射線光電子能譜儀等）非常昂貴，可以向擁有這些設備的單位采取外協(xié)的方式，租用或委托使用他們的設備開展失效分析。使用這些設備的分析的費用也較高，應周密考慮選擇合適的分析設備，只對具有代表性的個別關鍵性樣品進行某項失效機理分析。

四、失效分析黃金準則

操作注意事項

• 保護失效樣品：非專業(yè)人員不要擅自拆卸器件，避免對失效器件施加額外機械/電/熱應力

• 充分調(diào)查了解：詳細了解失效器件的使用條件、失效過程、失效數(shù)量、歷史數(shù)據(jù)

• 設備適配性：根據(jù)分析目標選擇最合適設備（避免過度使用高端設備）

分析人員要求

• 掌握半導體物理、器件設計、工藝制程等專業(yè)知識

• 熟悉失效機理理論與分析技術

• 具備交叉學科知識（材料科學、化學分析）

• 接受專業(yè)培訓（失效分析技術、化學安全）

協(xié)作機制

• 建立設計-制造-使用三方協(xié)作平臺

• 定期召開跨部門失效分析會議

• 共享失效數(shù)據(jù)庫與改進方案

五、結語

失效分析是融合材料科學、電子工程、物理化學的交叉學科，其實質(zhì)是通過系統(tǒng)方法揭示失效的物理化學本質(zhì)。精準的失效分析不僅能解決當前問題，更能推動設計改進、工藝優(yōu)化和可靠性提升，形成"分析-改進-驗證"的質(zhì)量閉環(huán)。在半導體技術飛速發(fā)展的今天，失效分析已成為保障電子產(chǎn)品質(zhì)量的核心競爭力。

來源：易瑞來可靠性工程

電子器件失效分析流程

相關新聞：