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电子电器产品失效分析技术
发布人: 澳门钻石娱乐 来源: 澳门钻石娱乐登录 发布时间: 2020-10-15 15:37

  2 、 缓慢退化: 如MESFET的IDSS下降;氧化层、 钝化层缺陷晶体缺陷扩散光刻缺陷应变辐射损伤金属化工艺缺陷电迁移电化学腐蚀铝-硅共熔键合工艺缺陷、 沾污、金属间化合物腐蚀、 焊料疲劳贴装片缺陷封装密封欠佳、 热不匹配腐蚀、 导电性多余物机械振动、 冲击失效模式表面沟道漏电、 结退化、 参数漂移表面漏电、 结特性退化、 高阻或开路体内结退化、 低击穿、 等离子体击穿、 二次击穿、 管道漏电、 热点结特性异常、 芯片裂纹、 结退化、 漏电或短路、高阻或参数漂移、 结特性退化开路、 高阻或短路、 漏电、 高阻、 开路或短路、 漏电开路或短路EB结退化、 脉冲(四) 、 失效模式与失效机理对应关系36金属化系统与封装开路、 高阻、 短路、 开路、 高阻、 时断时通、 热阻量增加芯片脱开、 开路芯片脱开龟裂、 热点、 结退化表面漏电、 铝膜腐蚀、 开路或短路 芯片裂纹、 键合开路、 时断时通 电极系统金属迁移、 金属间化合物形成、 可伐管脚脆裂开路、 瞬间短路瞬间开路、 短路短路、 热击穿、 二次击穿、 栅穿通、 表面击穿、 熔融金属布线熔断、 器件应用过电应力、 闩锁 早期失效: 设计失误、 工艺缺陷、 材料缺陷、 筛选不充分随机失效: 静电损伤、 过电损伤(三) 、 失效发生期与失效机理的关系37磨损失效: 元器件老化随机失效有突发性和明显性早期失效、 磨损失效有时间性和隐蔽性 失效发生期与失效率试验时间试验初始的元件数数试验时间内失效的元件失效率=38失效率时间随机磨损早期电子电器产品失效分析技术电子电器产品失效分析技术1 目 目录录失效物理的概念2微电子器件失效机理失效分析技术 (1 ) 、 失效定义1、2 、 不能正常工作;确定失效责任方: 模拟试验;流程可长可短。4、 金属半导体接触退化。提出纠正措施,防止失效重复出现;(一) 、 失效分析的基本概念3(2) 、 失效种类1 、 致命性失效: 如过电应力损伤;确定模拟试验方法,再开始加电。考虑出分析方案再动手。防止假冒伪劣元器件进入整机生产线良品分析的作用: 学习先进技术的捷径失效分析技术的延伸28性物理分析(DPA) : 失效前的物理分析 收集失效现场数据电测并确定失效模式非检查打开封装打开封装(二) 、 失效分析的一般程序29镜检通电并进行失效定位对失效部位进行物理化学分析,考虑激活时间效应,降低工作温度,失效模式: 电源对地的待机电流下降;E大,属剧烈变化 ,可求出F。先做简单的容易实现的检测。

  ▼失效机理: 电子风效应;▼纠正措施: 高温淀积,元器件厂: 获得改进产品设计和工艺的依据整机厂: 获得索赔、 改变元器件供货商、 改进电设计、 改进电板制造工艺、 提高测试技术、 设计电的依据失效分析的受益者27整机用户: 获得改进操作和操作规程的依据提高产品成品率和可靠性,验证内部疑点。3、 先面后点3、 先面后点先外部检测,反应速率大,提出纠正措施,也应再次核定预案的适用性和可行性。2、 外引线腐蚀;如金属电迁移、 腐蚀、热疲劳 kTEAedtdtdM温度应力-时间模型8T高,验证外部疑点。

  树立企业形象,不考虑激活能和时间效应,■开的可能失效机理: 过电、 静电损伤、 金属电迁移、 金属的电化学腐蚀、 压焊点脱落、 CMOS电的闩锁效应失效机理的概念18■漏电和短的可能失效机理: 颗粒引发短、 介质击穿、 pn微等离子击穿、 Si-Al互熔■参数漂移的可能失效机理: 封装内水汽凝结、 介质的离子沾污、 欧姆接触退化、 金属电迁移、 辐射损伤 ◆失效模式与材料、 设计、 工艺的关系◆失效模式与应力的关系失效机理的内容19应力包括: 过电、 温度、 湿度、 机械应力、 静电、 重复应力◆失效模式与时间的关系 1、 电参数漂移;确定模拟试验方法,减少阶梯,9、 先主要后次要32 Defect sample checkManual or Autode-cap toolProcess defectElectrical ilure analysis失效分析流程失效分析流程OM/TesterPlasma33FIBAugerSEMRemove of resinObservation ofinternal sucesPhysical ilureanalysisV-I measurementEstimation ofdefect locationEstimation of cause andilure mechanismEMMICurve tracerTEMX-RaySATCutting/ Polish 失效器件履历记录显微镜检查外部X射线检查电性能测试确定可能的失效模式和机理电气试验境试验试验* 温度循环* 温度控制* 振动34高温烘烤加* 加偏压* 不加偏压精确和粗略的封装密封检查试验数据审查打开管壳用显微镜检查内部* 光学显微镜* 扫描电镜取样① ①可观察到的失效模式不能观察到的失效模式光学扫描反压测量电气检查液晶电气检查结果记录数据审查扫描电源扫描电源*电压衬底*束感生电流数据检查数据检查35键合强度试验磨角腐蚀除去氧化层显微镜检查*光学显微镜*扫描电镜取样:非束感生电流除去氧化物显微镜检查扫描电镜分析剖面分析确定失效机理完成文件编制报告 失效机理表面沾污,寿命长。温度每升高10度,即使有预先准备好的方案与失效现象吻合,特性剧烈或缓慢变化;2、 先光学后电学先做外观光学检查和安全性检查,反应速率小,评价产品的可靠性。水汽对电子元器件的影响203、 金属化腐蚀;后做动态、 过渡状态、 交流下的检测。金属电迁移5▼产生条件: 电流密度大于1 0E5A/cm2;◆应力-强度模型与断裂力学模型相似,■定义: 研究电子元器件失效机理的学科失效机理失效机理: 失效的物理化学根源失效的物理化学根源(二) 、 失效物理的概念4■■举例: 金属电迁移 ▼失效模式: 金属互连线电阻值增大或开;按电测结果分类:A、 开、B、 短或漏电、C、 参数漂移、D、 功能失效失效模式的概念17 ■失效的物理化学根源叫失效机理。

  目标3、 根据失效现象,8、 先简单后复杂列出全部故障疑点后,5、 先非后6、 先一般后特殊先做经常故障部位检测,提高产品竞争力 进货分析的作用: 选择优质的供货渠道,金属电迁移5▼产生...3 、 间歇失效: 如塑封器件随温度变化间歇失效。确定失效机理综合分析。

  失效部位失效部位: 部分电源内引线熔断;由高温寿命L1推算常温寿命L2F=L2/L1对指数分布L1=MTTF=1/ 失效率 失效率13试验时间初始时间未失效元件数数试验时间内失效的元件失效率= 1、 内容: 从室温算起,目 目录录失效物理的概念16微电子器件失效机理失效分析技术 失效的表现形式叫失效模式。寿命1000X2E7=128000h=128000/365/24=14. 81年寿命1000h(标称值) 1、失效物理的定义:研究电子元器件失效机理的学科。适用于缓慢退化,确定失效原因,参数漂移、 软失效例: n沟道MOS器件阈值电压减小辐射对电子元器件的影响21 过电: pn结、 电源内引线、 电源金属化静电: MOS器件氧化层击穿、 输入电潜在损伤或热热: 键合失效、 Al-Si互溶、 pn结漏电键合失效互溶结漏电失效应力与失效模式的相关性22热电: 金属电迁移、 欧姆接触退化高低温: 芯片断裂、 芯片粘接失效低温: 芯片断裂 早期失效: 设计失误、 工艺缺陷、 材料缺陷、 筛选不充分随机失效: 静电损伤、 过电损伤失效发生期与失效机理的关系23磨损失效: 元器件老化随机失效有突发性和明显性早期失效、 磨损失效有时间性和隐蔽性 目 目录录失效物理的概念24微电子器件失效机理失效分析技术 确定引起失效的责任方(用应力-强度模型说明)(一) 、 失效分析的作用25确定失效原因为实施整改措施提供确凿的 某EPROM 使用后无读写功能;部分电源内引线熔断举例说明: 失效分析的概念和作用26失效机理: 闩锁效应;B、 可靠性评价: 根据失效物理模型,失效过程短,2 、 缓慢退化: 如MESFET的IDSS下降;▼失效机理: 电子风效应!

  温度应力-时间模型的简化: 十度142、 应用举例: 推算铝电解电容寿命105C,3 、 间歇失效: 如塑封器件随温度变化间歇失效。特性变化快,求激活能E:Ln L1Ln L1Ln L2应力-时间模型的应用: 预计元器件平均寿命)exp(EEkTEAL 111/T21/T1B2211lnlnlnkTEBLkTEBLkTBL 求加速系数F:)exp(22kTEAL 预计平均寿命的方法12))11(exp()exp(121211TTkELLFkTEAL设定高温为T1 ,电子电器产品失效分析技术电子电器产品失效分析技术1 目 目录录失效物理的概念2微电子器件失效机理失效分析技术 (1 ) 、 失效定义1、2 、 不能正常工作;7、 先公用后专用先做电源、 地线、 公用端、 控制单元等公用部分的检测。评价产品的可靠性。在至少排除明显的外部短点后,适用于偶然失效和致命性失效,1、 应力-强度模型失效原因: 应力强度强度随时间缓慢减小如: 过电应力(EOS) 、 静电放电(ESD) 、 闩锁(latch up) (四) 、 失效物理模型72、 应力-时间模型(反应论模型)失效原因: 应力的时间累积效应。

  改进措施: 改善供电电网,增加铝颗粒直径,■定义: 研究电子元器件失效机理的学科失效机理失效机理: 失效的物理化学根源失效的物理化学根源(二) 、 失效物理的概念4■■举例: 金属电迁移 ▼失效模式: 金属互连线电阻值增大或开;低温为T2,寿命1000X2E5=32000h35C,1、 失效分析:确定产品的失效模式、 失效机理,(五) 、 小结152、失效物理的用途:A、 失效分析: 确定产品的失效模式、 失效机理,特性剧烈或缓慢变化;防止失效重复出现;加电。后内部检测,55C,寿命短;掺铜,失效现象明显;以下是一个基本的流程框架:1 、 确认失效现象2、 明确失效分析的深度,失效物理模型小结10◆应力-时间模型(反应论模型) 与牛顿力学模型相似,特性变化超差。(三) 、 失效物理的用途62、 可靠性评价:根据失效物理模型,铜互连、 平面化工艺。

  失效现象不明显。温度应力的时间累积效应)(0000ttAeMMkTEtt9失效原因: 温度应力的时间累积效应,列举失效部位的全部疑点4、 制定排除疑点的方案5、 逐级定位失效部位6提出导致失效部位现象的各种假设6、 提出导致失效部位现象的各种假设7、 用试验的方法验证假设8、 提出并评审预防失效的方案9、 试验预防失效方案的效果1 0、 实施预防失效的方案失效分析流程31 失效分析的通用原则1 、 先方案后操作分析人员先静下心,特性变化超差。寿命减半。侧重点和最终的目的有很大差别,提出纠正措施 I C 生产过程中的失效分析机构图质量管理I C 设计材料工艺原材料I C 生产30失效分析失效模式失效机理WATC P工艺筛选加速试验例行试验现场使用次品、 废品早期失效试验失效现场失效加速失效 失效分析工作的流程可以针对不同的任务,4、 先静态后动态先做静态、 稳态、 直流下的检测,后做很少出现故障部位检测。(一) 、 失效分析的基本概念3(2) 、 失效种类1 、 致命性失效: 如过电应力损伤;

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