失效分析(FA)介绍

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1、中国赛宝实验室(信息产业部电子第五研究所)可靠性研究分析中心失效分析（FA）介绍1、FA概述2、FA过程3、FA作用4、FA案例www.rac.ceprei.comceprei-racyourclosepartnerinqualityFA过程及作用作用器件缺陷失效分析过程失效失效表征机理相关原因使用不当产品改进分析形貌特征形貌分析手段分电性特征电参分析手段析责任介定依据手段成份特征成份分析手段应力试验特征应力试验手段诉讼证据模拟试验特征模拟试验手段分立元件阻、容、感混合继电、接插件集成电路敏感元件对什么分立器件小、中、大电子模块功率晶体管敏感器件开展FA？单片PCBA集成电路组件小

2、型整机材料元器件部件整机电子产品制造商制造商制造商制造商系统商用户电子产品供需节点FA客户法院保险诉讼裁决裁决赔偿裁决材料微观结构缺陷元器产品偶然失效元器件结构缺陷件缺改进批次失效元器件工艺缺陷陷失指导材料及工艺化学污染效元器件设计缺陷功率容量FA公证使用裕量耐压容量裁决结果不当不足电流容量证据失效速度容量参数漂移安装缺陷偶然互连缺陷温度应力工艺环境批次静电损伤缺陷应力振动应力裁定化学污染湿度应力怎样开展FA特手段征方法提FA信息来源形貌电性成份微观应力取直对假接比设失效表征分能分结试析分析析构分验手求求排现形电成微应机理证证除场貌参份观力析段求证因果失效相关分析依据关系机理原因结

3、论FA设备－开封、制样设备¾目的把失效部位暴露到最表面，实现对失效部位的形貌、成份、微观结构等分析¾主要设备o化学喷射腐蚀开封o机械开封o等离子刻蚀o镶嵌制样、剖面制作FA设备－开封、制样设备FA设备－电性能分析设备¾目的电性能评价，分析样品失效前后电性能变化特征－电性能定位、电参数变化与失效机理的求证。¾主要设备oI－V特性曲线分析o集成电路参数分析o半导体参数分析o电子探针oLCR参数分析o机械探针o抗静电放电能力分析o绝缘、耐压分析o频率特性分析FA设备－电性能分析设备FA设备－电性能分析设备FA设备－形貌观察分析设备¾目的过程失效部位的位置特征，形貌变化特征，求证失效形貌变

4、化过程及其产生原因。¾主要设备o光学光学体微镜立体显微镜oX－RAYo金相显微镜o声学扫描显微镜o扫描子微镜扫描电子显微镜o原子粒显微镜FA设备－形貌分析设备金相显微镜立体显SEM微镜FA设备－形貌分析设备X－RAYC－SCANFA设备－成份分析设备¾目的实现失效部位微区成份变化特征分析，求证微区成份变化过程－污染、互熔、互扩散、新物质产生、外来物。¾主要设备oX射线能谱EDXo质谱o俄歇谱AESo色谱o光电子能谱o红外光谱o二次离子质谱SIMSo原子吸收FA设备－成份分析设备内部气氛分析仪DEXFA设备－专项分析设备电迁移评价键合拉力剪切力光辐射显微镜红外热相FA设备－应力试验设

5、备温度冲击箱恒温箱交变温热箱IC负荷试验箱FA案例－器件材料缺陷1磁材料破裂磁性材料断裂断口呈现过烧结－玻化正常材料呈现石榴型结构晶界裂夹杂物金属断裂晶粒裂－机械力差－脆性夹杂物－机械力差－脆性FA案例－器件材料缺陷2接插件铜簧片良好材料铍青铜－弹性好无弹性而变形无弹性材料纯铜－弹性差，易变形接插件簧片变形簧片EDX普图FA案例－器件工艺缺陷1短路来源封装塑料上的印子霍尔金电极脱边短路未脱出的金电极边边霍尔表面短路形貌脱出的金电极边边FA案例－器件工艺缺陷2芯片焊料烧结空洞－散热不良－芯片过热烧毁焊料流失烧结空洞图例FA案例－工艺缺陷3铝铜键合缺陷铜表面状态不良－－铜铝未形成合金铝

6、金键合缺陷PCB板镀镍不良－－键合点金镍界面分离FA案例－焊接热引起失效焊接热－材料界面剪切力－介质破裂－漏电及击穿电压降低－加电后击穿烧毁FA案例－安装缺陷样品与散热器通过螺丝紧固，螺丝扭力过大引起芯片基座变形，导致芯片破裂失效。芯片左侧面裂纹芯片右侧面裂纹FA案例－静电引起失效整机装配工艺中，补焊烙铁接地线开路，烙铁带电，引起芯片击穿失效。马达关时，产生大于00V反向电压，该电压通过管子S－G及S－D，引起SG或SD击穿而失效产品外观马达产生的反向电压样品外观FA案例－电路中脉冲电压电压击穿点引起失效芯片全貌FA案例－浪涌电压击穿供电电源浪涌电压引起DC－DC脉冲调制器（IC）

7、过电压击穿FA案例浪电击浪涌电压击穿穿ICFA案例－颗粒污染LCDICITO腐蚀形貌1LCD组件Cl分布FA案例－离子污染ITO腐蚀形貌2－ITO腐蚀Integral:1461992062305BB.TDC-Ions50祄1510003cts1033Bpoint2600000)n165000001033Bsample1033Bsample400000SIMS分析图谱300000unts(0.19amubi20000013Cl100000TotalCo253500501