电子元器件失效分析技术-new
电子元器件失效分析
电子元器件失效分析一般的仪器都会一点点的误测率，但既然有五道测试，基本可以消退这种误测，否则就说明你的仪器实在太烂啦！然后就是自动选择机的问题，有没有误动作的可能性，最好找一个比较大的不良品样本，对机器进行测试。
假如上面两项都没有问题，那说明运输和贮存可能初相了问题，当然半导体器件受环境因素的影响是比较小的。
最终就有可能是客户和你们的仪器有肯定差距，从而造成这种状况。
当然还有一种状况，就是本身半导体器件质量有问题，漏电测试是反向加电压，可能就是在测试的过程中器件被击穿的。
目的对电子元器件的失效分析技术进行讨论并加以总结。
方法通过对电信器类、电阻器类等电子元器件的失效缘由、失效机理等故障现象进行分析。
结论电子元器件的质量与牢靠性保证体系一个重要组成部分是失效分析，对电子元器件进行失效分析，才能准时了解电子元器件的问题所在，才能为设备及系统的正常工作带来牢靠保障。
进入21世纪后，电子信息技术成为最重要的技术，电子元器件则是电子信息技术进展的前提。
为了促进电子信息技术的进一步进展，就要提高电子元器件的牢靠性，所以就必需了解电子元器件失效的机理、模式以及分析技术等。
1.失效的含义失效是指电子元器件消失的故障。
各种电子系统或者电子电路的重要组成部分一般是不同类型的元器件，当它需要的元器件较多时，则标志其设备的简单程度就较高；反之，则低。
一般还会把电路故障定义为：电路系统规定功能的丢失。
2.失效的分类依据不同的标准，对失效的分类一般主要有以下几种归类法。
以失效缘由为标准：主要分为本质失效、误用失效、偶然失效、自然失效等。
以失效程度为标准：主要分为部分失效、完全失效。
以失效模式为标准：主要分为无功能、短路、开路等。
以失效后果的严峻程度为标准：主要分为轻度失效、严峻失效以及致命失效。
除上述外，还有多种分类标准，如以失效场合、失效外部表现为标准等，不在这里一一赘述。
3.失效的机理电子元器件失效的机理也有不同分类，通常以其导致缘由作为分类依据，主要可分为下面几种失效机理。
失效电子元器件分析方法
分析Technology AnalysisI G I T C W 技术120DIGITCW2021.011 电子元器件失效一件电子成品的失效是指产品丧失规定的功能指标，不能满足规范要求，其中90%以上是可以通过更换元器件修复的，而元器件的失效往往是不可修复的。
因此，要控制成品设备的可靠性，就需要对元器件的失效规律进行研究分析，控制好元器件的失效率就能提高产品的可靠性。
影响一个元器件失效的因素多种多样，不同的元器件在同一应力环境失效的模式和机理都有可能不同，同一种元器件在不同的应力环境的失效状态也会不同。
因此，我们在分析元器件失效时要统计出元器件的材料、质量等级、静电等级、失效模式、失效机理以及应力阶段、加电时长等。
2 名词解释（1）失效：产品丧失规定功能指标不能满足规范要求。
（2）失效模式：失效的外在直观表现形式和过程规律，主要包括漏电、短路、开路、参数漂移及功能失效。
（3）失效机理：电子元器件本身化学、物理变化，这种变化一般是机械、腐蚀、过电引起。
（4）失效原因：引起器件失效的外在因素，电子元器件在材料、制造、设计、使用中引起的直接失效原因。
（5）失效分析：是找到产品的失效模式，根据失效模式找出产品失效机理以及失效原因，制定对策防止产品再次失效的活动。
3 失效分析步骤造成元器件失效的因素很多，必须收集器件失效的多方面要素加以比对分析才能找到失效根因，主要分析过程按图1执行。
图1 元器件失效分析过程3.1 统计失效元器件的关键要素损坏元器件的关键要素主要有器件类别、质量等级、静电等级、失效模式、失效机理、失效阶段等。
3.1.1 电子元器件主要类别失效电子元器件分析方法张光强（中电集团第十研究所，四川 成都 610036）摘要：介绍了一种电子元器件失效分析方法，给出了失效器件失效的统计要素，并对失效要素进行分析、研究失效模式与失效机理，找出失效原因，找到生产过程中的薄弱环节，制定相应措施，及时有效预防器件的再次失效，提高电子元器件的使用可靠性，进而提高整机可靠性，以较小的质量成本获取较高的经济效益，避免产品出现重复性问题，最终达到控制质量成本的目的。
电子元器件失效分析技术与案例
电子元器件失效分析技术与案例费庆学二站开始使用电子器件当时电子元器件的寿命20h.American from 1959 开始：1。
可靠性评价，预估产品寿命2。
可靠性增长。
不一定知道产品寿命，通过方法延长寿命。
通过恶裂环境的试验。
通过改进提高寿命。
―――后来叫a.可靠性物理—实效分析的实例 b.可靠数学第一部分：电子元器件失效分析技术（方法）1．失效分析的基本的概念和一般程序。
A 定义：对电子元器件的失效的原因的诊断过程b.目的：0000000c．失效模式――》失效结果――》失效的表现形式――》通过电测的形式取得d．失效机理：失效的物理化学根源――》失效的原因1）开路的可能失效机理日本的失效机理分类：变形变质外来异物很多的芯片都有保护电路，保护电路很多都是由二极管组成正反向都不通为内部断开。
漏电和短路的可能的失效机理接触面积越小，电流密度就大，就会发热，而烧毁例：人造卫星的发射，因工人误操作装螺丝时掉了一个渣于继电器局部缺陷导致电流易集中导入产生热击穿（si 和al 互熔成为合金合金熔点更低）塑封器件烘烤效果好当开封后特性变好，说明器件受潮或有杂质失效机理环境应力：温度温度过低易使焊锡脆化而导致焊点脱落。
，2．失效机理的内容I失效模式与环境应力的关系任何产品都有一定的应力。
a当应力>强度就会失效如过电/静电：外加电压超过产品本身的额定值会失效b应力与时间应力虽没有超过额定值，但持续累计的发生故：如何增强强度&减少应力能延长产品的寿命c.一切正常，正常的应力，在时间的累计下，终止寿命特性随时间存在变化e机械应力如主板受热变形对零件的应力认为用力塑封的抗振动好应力好陶瓷的差。
f重复应力如：冷热冲击是很好的零件筛选方法重复应力易导致产品老化，存在不可靠性故使用其器件：不要过载；温湿度要适当II如何做失效分析例：一个EPROM在使用后不能读写1)先不要相信委托人的话，一定要复判。
2)快始失效分析：取NG&OK品，DataSheet，查找电源断地开始测试首先做待机电流测试（IV测试）电源对地的待机电流下降开封发现电源端线中间断（因为中间散热慢，两端散热快，有端子帮助散热）因为断开，相当于并联电阻少了一个电阻，电流减小。
电子元器件失效分析方法和技术
一
、
失效 分 析方 法和技 术
元 器件 的 失效 原 因和 引起 电子元 器 件 失效 的 责任 方 。 据失效 分 析结果 ， 器件生 产厂 可 改进元 器 根 元
１ ．失效分 析 的基本概 念 对 电子元 器件 失效原 因 的诊 断过 程 叫失 效分 析 ， 效分 析 的 目的是 确 定失 效模 式 和失 效 机理 ， 失 提 出纠 正 措施 ， 防止 这 种 失效 模 式 和 失效 机理 的 重复 出现 。 失效模式 是 指观察 到 的失效 现象 、 失效 形式， 如开路 、 路 、 数 漂移 、 短 参 功能 失 效等 。失 效 机理是 指 失效 的物理 化学 过 程 ， 疲 劳 、 蚀 和过 如 腐 应力 等 。
效 现场数 据何 以反 映失 效的 工作环境 。 １５ 各类 元 器件失 效模 式 的分布 ．
件的生 产 、 试 和使 用 阶段 ， 测 失效分 析 可 找 出电子
维普资讯
２０ ０ ７年第 一期
・ １・ ４
１ ６ 应 力类 型 与元 器 件失 效 的模式 关系 ．
１ １ 失效 模式 的概 念和 种类 ．
件 的设 计和工 艺来 提 高质量 。 元器 件 使用方 （ 整机 厂 ） 改进 电路 板设 计 、 可 改进元 器 件 和整机 的 测试 和使 用环 境或 改变元 器 件的供 应商 。 因而 ， 效分 失
析 对 加快 的 电子 元 器 件 的研 制 速度 ， 高 元器 件 提
和整 机 的产品率 和 可靠性 有重 要意 义 。
１ ３ 失效 分析 的程 序 ． （ ）搜集失 效 现场数 据 ； ２ １ （ ）电测并 确 定失 效 模 式；３ （ ）非 破 坏 性分 析 ； ４ （ ）打开 封 装 ； ５ （ ）镜
电子行业电子元器件失效分析
电子行业电子元器件失效分析1. 引言电子行业是现代社会中不可或缺的重要组成部分。
然而，在电子产品的生产、使用以及维护过程中，电子元器件的失效问题时常出现。
电子元器件失效可能导致设备故障、数据损失甚至人身安全等严重后果。
因此，深入分析电子元器件失效的原因和机理对于提高电子产品的可靠性和稳定性具有重要意义。
本文将对电子行业中常见的电子元器件失效进行分析，包括失效的类型、原因和常见的预防和修复措施。
本文旨在帮助读者更好地理解电子元器件失效并提供一些解决方案。
2. 失效类型电子元器件失效可以分为以下几种类型：2.1 电气失效电气失效是指电子元器件在使用过程中由于电气参数超过规定范围或电压电流过大而发生的失效。
常见的电气失效包括过电压、过电流、电磁干扰等。
2.2 机械失效机械失效是指电子元器件在使用过程中由于机械应力超过其承受能力而发生的失效。
常见的机械失效包括振动引起的松动、机械损伤等。
2.3 热失效热失效是指电子元器件在使用过程中由于温度过高或过低导致的失效。
温度变化会导致元器件内部的电子结构破坏或金属膨胀引起松动等问题。
2.4 化学失效化学失效是指电子元器件在使用过程中由于化学物质的侵蚀、氧化等引起的失效。
常见的化学失效包括腐蚀、电化学腐蚀等。
3. 失效原因电子元器件失效的原因多种多样，以下是常见的几个原因：3.1 原材料问题一些电子元器件可能因为原材料的质量或制造工艺的问题而导致失效。
例如，使用劣质的焊料可能导致焊接点松动，从而引起电气失效。
3.2 环境因素环境因素对电子元器件的稳定性和可靠性产生重要影响。
例如，高温、湿度、腐蚀性气体等环境条件都可能引起电子元器件失效。
3.3 设计问题一些电子元器件在设计阶段存在问题，例如电路设计不合理、过度设计等，都可能导致电子元器件失效。
3.4 维护不当不当的维护方式也是电子元器件失效的一个重要原因。
例如，使用不适当的清洁剂可能对元器件表面造成损害，从而引起电气失效。
电子元器件失效分析技术
电子元器件失效分析技术电子信息技术是当今新技术革命的核心，电子元器件是发展电子信息技术的基础。
了解造成元器件失效的因素，以提高可靠性，是电子信息技术应用的必要保证。
开展电子元器件失效分析，需要采用一些先进的分析测试技术和仪器。
1 光学显微镜分析技术光学显微镜分析技术主要有立体显微镜和金相显微镜。
立体显微镜放大倍数小，但景深大; 金相显微镜放大倍数大，从几十倍到一千多倍，但景深小。
把这两种显微镜结合使用，可观测到器件的外观，以及失效部位的表面形状、分布、尺寸、组织、结构和应力等。
如用来观察到芯片的烧毁和击穿现象、引线键合情况、基片裂缝、沾污、划伤、氧化层的缺陷、金属层的腐蚀情况等。
显微镜还可配有一些辅助装置，可提供明场、暗场、微分干涉相衬和偏振等观察手段，以适应各种需要。
2 红外分析技术红外显微镜的结构和金相显微镜相似。
但它采用的是近红外( 波长为01 75~ 3 微米) 光源，并用红外变像管成像。
由于锗、硅等半导体材料及薄金属层对红外辐射是透明的。
利用它，不剖切器件的芯片也能观察芯片内部的缺陷及焊接情况等。
它还特别适于作塑料封装半导体器件的失效分析。
红外显微分析法是利用红外显微技术对微电子器件的微小面积进行高精度非接触测温的方法。
器件的工作情况及失效会通过热效应反映出来。
器件设计不当，材料有缺陷，工艺差错等都会造成局部温度升高。
发热点可能小到微米以下，所以测温必须针对微小面积。
为了不影响器件的工作情况和电学特性，测量又必须是非接触的。
找出热点，并用非接触方式高精度地测出温度，对产品的设计、工艺过程控制、失效分析、可靠性检验等，都具有重要意义。
红外热像仪是非接触测温技术，它能测出表面各点的温度，给出试样表面的温度分布。
红外热像仪用振动、反射镜等光学系统对试样高速扫描，将发自试样表面各点的热辐射会聚到检测器上，变成电信号，再由显示器形成黑白或彩色图像，以便用来分析表面各点的温度。
3 声学显微镜分析超声波可在金属、陶瓷和塑料等均质材料中传播。
电子元器件的失效分析
电子元器件的失效分析随着人们对电子产品质量可靠性的要求不断增加，电子元器件的可靠性不断引起人们的关注，如何提高可靠性成为电子元器件制造的热点问题。
例如在卫星、飞机、舰船和计算机等所用电子元器件质量可靠性是卫星、飞机、舰船和计算机质量可靠性的基础。
这些都成为电子元器件可靠性又来和发展的动力，而电子元器件的实效分析成为其中很重要的部分。
一、失效分析的定义及意义可靠性工作的目的不仅是为了了解、评价电子元器件的可靠性水平，更重要的是要改进、提高电子元器件的可靠性。
所以，在从使用现场或可靠性试验中获得失效器件后，必须对它进行各种测试、分析，寻找、确定失效的原因，将分析结果反馈给设计、制造、管理等有关部门，采取针对性强的有效纠正措施，以改进、提高器件的可靠性。
这种测试分析，寻找失效原因或机理的过程，就是失效分析。
失效分析室对电子元器件失效机理、原因的诊断过程，是提高电子元器件可靠性的必由之路。
元器件由设计到生产到应用等各个环节，都有可能失效，从而失效分析贯穿于电子元器件的整个寿命周期。
因此，需要找出其失效产生原因，确定失效模式，并提出纠正措施，防止相同失效模式和失效机理在每个元器件上重复出现，提高元器件的可靠性。
归纳起来，失效分析的意义有以下5点：（1）通过失效分析得到改进设计、工艺或应用的理论和思想。
（2）通过了解引起失效的物理现象得到预测可靠性模型公式。
（3）为可靠性试验条件提供理论依据和实际分析手段。
（4）在处理工程遇到的元器件问题时，为是否要整批不用提供决策依据。
（5）通过实施失效分析的纠正措施可以提高成品率和可靠性，减小系统试验和运行工作时的故障，得到明显的经济效益。
二、失效的分类在实际使用中，可以根据需要对失效做适当的分类。
按失效模式，可以分为开路、短路、无功能、特性退化（劣化）、重测合格；按失效原因，可以分成误用失效、本质失效、早期失效、偶然失效、耗损失效、自然失效；按失效程度，可分为完全失效、部分（局部）失效；按失效时间特性程度及时间特性的组合，可以分成突然失效、渐变失效、间隙失效、稳定失效、突变失效、退化失效、可恢复性失效；按失效后果的严重性，可以分为致命失效、严重失效、轻度失效；按失效的关联性和独立性，可以分为关联失效、非关联失效、独立失效、从属失效；按失效的场合，可分为试验失效、现场失效（现场失效可以再分为调试失效、运行失效）；按失效的外部表现，可以分为明显失效、隐蔽失效。
电子元器件失效性分析报告文案
电子元器件失效分析技术第一讲失效物理的概念失效的概念失效定义1 特性剧烈或缓慢变化2 不能正常工作失效种类1 致命性失效：如过电应力损伤2 缓慢退化：如MESFE的T IDSS下降3 间歇失效：如塑封器件随温度变化间歇失效失效物理的概念定义：研究电子元器件失效机理的学科失效物理与器件物理的区别失效物理的用途失效物理的定义定义：研究电子元器件失效机理的学科失效机理：失效的物理化学根源举例：金属电迁移金属电迁移失效模式：金属互连线电阻值增大或开路失效机理：电子风效应产生条件：电流密度大于10E5A/cm2高温纠正措施：高温淀积，增加铝颗粒直径，掺铜，降低工作温度，减少阶梯，铜互连、平面化工艺失效物理与器件物理的区别撤销应力后电特性的可恢复性时间性失效物理的用途1 失效分析：确定产品的失效模式、失效机理，提出纠正措施，防止失效重复出现2 可靠性评价：根据失效物理模型，确定模拟试验方法，评价产品的可靠性可靠性评价的主要容产品抗各种应力的能力产品平均寿命失效物理模型应力－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（静电放电ESD）、闩锁（latch up）应力－时间模型（反应论模型）失效原因：应力的时间累积效应，特性变化超差。
如金属电迁移、腐蚀、热疲劳应力一强度模型的应用器件抗静电放电（ESD能力的测试温度应力－时间模型EdM Ae- kT dtT高，反应速率大，寿命短E大，反应速率小，寿命长温度应力的时间累积效应-EM t- M0 Ae- kT( - t0) t失效原因：温度应力的时间累积效应，特性变化超差与力学公式类比-E M t - M 0 Ae - kT( - t 0 ) tmv t- mv 0F (- tdM dtE Ae -kTdv dtt 0)失效物理模型小结应力－强度模型与断裂力学模型相似，不考虑激活能和时间效应，适用于偶然失效和致命性失效，失效过程短，特性变化快，属剧烈变化，失效现象明显应力－时间模型（反应论模型）与牛顿力学模型相似，考虑激活能和时间效应，适用于缓慢退化，失效现象不明显应力－时间模型的应用：预计元器件平均寿命1求激活能EA exp(kTln L ln L1E kT E kT 1ln L 2EkT 2Ln L2Ln L1B预计平均寿命的方法2 求加速系数FL2L1AL1A exp( ))kT2kT1A exp( L )F E 12 exp( ( -11))kTL 1 k T1 T2 1L2L1exp((11))T2T1预计平均寿命的方法由高温寿命L1推算常温寿命L2 F=L2/L1对指数分布L1=MTTF=1λ/ λ失效率失效率＝试验时间失效的元件数初始时间未失效元件数试验时间温度应力－时间模型的简化：十度法则容：从室温算起，温度每升高10度，寿命减半。
浅析电子元器件的失效分析技术
２ ． 失效 的 分类 根据 不同的标准 ， 对失效的分类一般 主要有以下几种 归类 法［ ２ 】 。
以失效 原因为标准 ： 主要分 为本 质失效 、 误 用失效、 偶然失效 、 自 然 失效 等。
是否有效 ； ⑨真正实施预 防失效的方案 。 ６ ． 失效 分析 的 原则 对 电子元器件失效分析要遵 循相关的原则 ， 常用的一些原则具体 如 ６ ． １ 先 主要后次 要的原 则。 一般是 通过故 障影响 功能的程 度判断 主 要 次要。 在明确了主要 次要问题后， 先解 决主要问题再解决 次要问题 。
除上述 外， 还 有多种分 类标 准， 如以 失效场 合、 失效 外部表现 为标
准等， 不在 这里一一赘述 。
６ ． ３ 先 一般后 特殊 的原 则 。 先对 经常出现失效 的位 置进行 检查 ， 再
检查较少出现失效 的位置。
３ ． 失 效 的机 理
６ ． ４ 先 弱电后强电的原则 。 一 般面对发生 故障 的整机或者 出现失效
组成部分是失效分析， 对 电子元器件进行失效分析， 才能及时了 解电子元 器
结。方法 通过对 电信器类、 电阻器类等电子元 器件的失效原 因、失效机理
件的问题 所在 ， 才能为设备及 系统的正常工作带来可靠保障。 【 关键 字】电 子元器件 ； 失效分析技术 ； 研 究； 失效原因； 保障
电子元 器件失 效的 机理也 有不 同分类 ， 通常 以其导 致原 因作为分 的样 品， 在 对其进行性 能检测 或者 判断 故障部 位时， 输 入信 号、 电源功 类依据， 主要 可分为下面几种 失效 机理 。 率等要视 具体情形从 弱到 强。 值得提 醒的是 ， 在从弱到 强的的整个变化 ①表 层劣化 ： 元器件 钠离子遭 污染 然后造 成沟道 出现 漏电 、 ｖ 辐射 中， 必须密切观 察并把 不正常的现象记 录好。 此 外还要预 防功率过满 引
电子元器件失效分析技术及方法
电子元器件失效分析技术及方法摘要：经过长期坚持不懈的努力，国内环境大变样，这对电子行业而言无疑是利好消息。
随着电子行业的不断发展，电子元器件的升级换代速度越来越快，应用范围也越来越广。
在享受电子元器件带来便利的同时，也要客观看待它的失效现象。
电子元器件一旦失效，就会导致整个系统无法正常运行。
越早分析出原因，损失就越小。
因此，本文对电子元器件失效分析技术方法展开研究，以供广大电子人参考。
关键词：电子元器件；失效分析；技术方法前言市场经济的蓬勃发展为电子行业发展带来了生机与活力，同时也对电子元器件质量提出更高要求。
只有质量过硬，电子元器件才能一直发挥作用。
经过调查发现，电子元器件失效现象比较普遍，想要减少这种现象，需要做好失效分析工作。
这并不是一件容易的事，能否高质量完成，关键要看广大电子人是否完全掌握分析技术及方法。
很显然，目前还不满足要求。
本文从两个方面进行讨论，希望能给大家一些启示。
一、电子元器件失效分析的过程及原则（一）基本流程电子元器件失效的主要有三种类型，第一种是功能丧失，第二种是物理参数发生漂移，第三种是电学特性突然改变，是短路、开路等故障引起的。
不管是哪种情况，分析过程大致相同，即对失效样品的背景进行调查，检查外观的完整性，按要求测试电气特性，对失效模式进行验证，开封去层后开展破坏性物理分析工作，失效定位，从物理和化学两个角度去分析，确定失效机理，发现问题背后的原因，出具失效分析报告[1]。
（二）应遵循的原则不管做什么事，都要遵循一定原则，电子元器件失效分析也不例外。
原则一，先制定分析方案，再采取相应行动。
原则二，先对外观进行检查，再给电子元器件通电。
原则三，在加电测试中，电压要由弱变强。
原则四，先进性静态分析，再实时动态分析。
原则五，先进行宏观分析，再进行微观分析。
原则六，剖析问题时，要从简单到复杂。
原则七，先关注主要零件，再检查辅助零件。
原则八，无损检测在前，破损检查在后。
只有严格遵守八项基本原则，才能避免引入新的失效因素，从而让真正原因浮出水面。
电子元器件的失效分析技术
机 效 果 。 采 用 失 效 分 析 和 失 效 分 析 的 预 先 研 究 结 合 ，积 极 与 国 内外 同行 交 流 ，充 分 利 用 国 内外 已有
的成 果 等 措 施 ，取 得 了在 较 短 时 间 内掌 握 较 高 的 失 效 分 析 技 术 的效 果 。采 取 针 对 失 效 机 理 提 出对 策 、
空 失重 、辐 射等 空 间 环 境下 工作 ， 因此 卫 星 用 元 器
收 、二 次 筛 选 和装 入 整 机 后 五个 环 节 失 效 样 品 失 效 分析 等 措 施 ，取 得 生 产和 使 用 全 过 程 中 失效 件 的 失
Ｐ ｉｔｄＣｉ ｕｔｎｏｍａｉｎ印制 电路 信 息 ２ ０ ｏ ７ ｒ ｅ ｒ ｉＩｆｒ ｔ ｎ ｃ ｏ ０ ８Ｎ．
器 件 的 失效 模 式和 失效 机 理 以及 设 备 故 障 的机 理对
卫 星 使 用 元器 件 的数 量 在 数万 至 数 十 万 个 。 为 使寿 命 几 年 至 十几 年 的卫 星 工 作 正常 ， 为使 飞机 、舰 船 和计算 机等 不 出现 因 电子元器 件 失效造 成的灾难 性后
采 用 抓 住 可 靠 性摸 底 对 比试 验 、 下 ， 监制 、下 ‘ 一 验
卫 星 和 飞机 有 复 杂 的 电 子设 备 ，所 采 用 的元 器
件 与地面 设备用 的元 器件 的重要 区别在 于天 上飞行 的 卫 星 和 飞 机 的元 器 件 不可 更 换 。卫 星 用 元 器件 在 真
Ｋｅ ｙ ｗｏｒ ｅｅ ｔｏｎ ｔ ｉ ｙ ｄ ｖｉｅ ｘ ｉｅ ；ｂ ｅ ｄｏ ｄｓ ｌｃ ｒ ； ｈｅ ｐｒ ｍａｒ ｅ ｃ ；ｅ ｐ ｒ ｓ ｒ ａｋ ｗｎ
电子元器件失效分析技术
电子元器件失效分析技术摘要：在当前市场竞争的刺激下，电子产品趋向小型化、智能化，市场对产品质量的要求越来越高。
电子产品的质量和可靠性密不可分，可靠性研究对保证和提高电子产品的质量非常重要，因此对失效分析的要求也越来越高。
产品失效分析的目的不仅仅是判断失效的性质和原因，更重要的是找到一种有效的方法来主动防止重复失效。
电子元器件的失效分析要模式准确、原因清晰、机理明确、措施有效、模拟再现、外推。
关键词;电子元器件；技术发展；失效分析;在科技时代下，电子技术得以被应用于各个领域，尤其是集成电路的应用范围更是不断扩大，集成电路能否可靠的运行，对电子产品的功能发挥有着至关重要的影响，而为了保证集成电路的运行可靠性，就必须要开展必要的电子元器件失效分析。
一、电子元器件失效分析原则与基本程序1.电子元器件失效分析原则。
电子元器件失效分析一般是基于非破坏性检查所开展的分析活动，具有逐层化特征。
对于电子元器件来说，若失效根源无法通过非破坏性检查进行确定，则需要进一步探究失效根源。
失效分析的整个过程是获得信息的关键环节，为保证电子元器件失效分析合理，降低失效原因遗漏概率，在失效分析过程中必须遵循相关原则：第一，遵循“先制订方案、后进行操作”的原则，在外检后才能进行通电检查；第二，在加电测试过程中，遵循电流“先弱后强”的原则，失效分析应先从外部开始，后进入内部，起初保持静态，之后不断转变为动态化；第三，失效分析应遵循“先宏观、后微观”的原则，要先从普遍化角度开展失效分析，之后再从特殊化角度展开分析。
另外，还要明确失效分析的主次顺序，一般先对主要问题开展失效分析，必要情况下开展破坏性检测。
2.电子元器件失效分析基本程序。
首先，要对失效现象加以确认，做好失效样品制备及保存工作；其次，在对电子元器件进行外部检查和电性分析之后，分析其内部结构并开展可靠性测试，必要时可开展电路评价，之后开封并剥层；最后，对失效点进行准确定位，通过物理分析确定电子元器件失效机理，进而针对失效机理采取有效的纠正措施。
电子元器件失效分析技术
电子元器件失效分析技术Failure Analysis 编著：张红波一、电子元器件失效分析技术1.1、失效分析的基本概念1.2、失效分析的重要意义1.3、失效分析的一般程序1.4、收集失效现场数据1.5、以失效分析为目的的电测技术1.6、无损失效分析技术1.7、样品制备技术1.8、显微形貌像技术1.9、以测量电压效应为基础的失效定位技术 1.10、以测量电流效应为基础的失效定位技术 1.11、电子元器件化学成份分析技术1.1 失效分析的基本概念目的：确定失效模式和失效机理，提出纠正措施，防止这种失效模式和失效机理重复出现。
失效模式：指观察到的失效现象、失效形式，如开路、短路、参数漂移、功能失效等。
失效机理：指失效的物理化学过程，如疲劳、腐蚀和过应力等。
引起开路失效的主要原因：过电损伤、静电击穿（SEM、图示仪）、金属电迁移、金属的化学腐蚀、压焊点脱落、闩锁效应。
其中淀积Al时提高硅片的温度可以提高Al原子的晶块体积，可以改善电迁移。
典型的闩锁效应电源对地的I－V曲线IV引起漏电和短路失效的主要原因：颗粒引发短路、介质击穿、PN结微等离子击穿、Si－Al互溶Al穿钉VI V I 正常PN 结反向曲线微等离子击穿PN 结反向曲线引起参数漂移的主要原因：封装内水汽凝结、介质的离子粘污、欧姆接触退化、金属电迁移、辐射损伤例：Pad点处无钝化层，有水汽的话，会导致短路，水汽蒸发后又恢复绝缘性，表现为工作时参数不稳定。
失效物理模型：1、应力－强度模型（适于瞬间失效）失效原因：应力>强度例如：过电应力（EOS）、静电放电（ESD）、闩锁（Latch up）等。
2、应力－时间模型（适于缓慢退化）失效原因：应力的时间积累效应，特性变化超差。
例如：金属电迁移、腐蚀、热疲劳等。
3、温度应力－时间模型反应速度符合下面的规律kT E Ae dtdM −=（M 是温度敏感参数，E 是与失效机理有关的激活能）（﹡十度法则：从室温开始，每提高10度，寿命减半）)(00t t Ae M M kT E t −=−−积分产品平均寿命的估算C dt dM L =×kTE B L Ae L kTE+==ln 11T B lnL21T1.2失效分析的重要意义电子元器件研制阶段纠正设计和研制中的错误，缩短研制周期 电子元器件生产阶段、测试和使用阶段查找失效原因，判定失效的责任方根据分析结果，生产厂可以改进元器件的设计和工艺，用户可以改进电路板的设计、改进器件和整机的测试和使用的环境参数或者改变供货商。
电子元器件失效分析技术
上提高可靠性的目的。
几个概念： 可靠性强化试验(RET, Reliability Enhancement Testing）,或称为步进
应力试验；高加速寿命试验HALT，高加速应力筛选HASS等面向失效分析 的可靠性新技术
湿法腐蚀（化学法）：硫酸，硝酸； 干法腐蚀：在真空条件下，等离子体轰击 •不加电的内部检验：光学，SEM，微区成分； •加电的内部检验： 微探针，热像，光发射，电压衬度像，束感生电 流像，电子束探针。
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不加电的内部检验设备
金相显微镜，扫描电镜（SEM）
信息类别： 基本信息：包括处于管理需要的信息，包括样品来源，型号，批次，
编号，时间，地点等。
技术信息：是判断可能的失效机理和失效分析方案设计的重要依据。
特定使用应用信息: 整机故障现象,异常环境,在整机中的状态,应用电路, 二次筛选应力,失效历史,失效比例,失效率及随时间的变化.
特定的生产工艺: 生产工艺条件和方法;特种器件应先用好品开封了解 和研究其结构特点.
结束这中间的所有管理，培训，控制等等成本之和）
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另一领域的失效分析
医药学的历史与人类的病痛一样长，大量医药科学的进步都是建立 在外科医生的尸体解剖上。（仁慈的东方人除外）；
在这个专业领域，这一做法通常称为“失效分析”；
每个失效部件都应被视为进行可靠性改进的机会，从这个角度讲， 失效部件有时甚至是“珍贵的”
质量问题管理归零 “过程清楚，责任明确，措施落实，严肃处理，完善规章
电子元器件失效分析技术及经典案例
导读：电子产品在不断与失效作斗争中提高可靠性，失效分析是与产品失效作斗争的最有效的工具，通过对失效产品的失效分析，诊断失效产品的失效机理，以失效机理为引导，进一步分析诱发失效机理的应力，从而诊断引起产品失效的根本原因，最终，从产品失效的根本原因所涉及的因素（如产品的材料、结构、工艺的缺陷，或产品使用不合理）入手，采取有针对性的措施，彻底消灭产品失效或有效控制产品失效。
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《电子元器件失效分析技术及经典案例》内容纲要(森涛培训)
2012年11月09-10日 深圳 | 2012年11月16-17日 苏州
课程热线：4ＯＯ-Ｏ33-4Ｏ33（森涛培训中心，提前报名可享受更多优惠）
参加费用：2500元/人
参加对象：电子元器件、电路板或整机企业的设计工程师、质量工程师、工艺工程师、可靠性工程师、失效分析工程师等。
电子元器件失效分析技术及经典案例 (1)
电子元器件失效分析技术及经典案例培训课程背景：电子产品在不断与失效作斗争中不断提高可靠性，失效分析是与产品失效作斗争的最有效的工具。
失效分析是故障归零的关键技术：产品故障归零技术上要求“定位准确，机理清楚，故障再现，措施有效，举一反三”，显然，失效分析实现“机理清楚”，只有在失效机理的指引下才能确定正确的“故障再现”的应力，只有在机理的指引下，才能确定引起故障的原因，对故障实施改进、控制才能做到“措施有效”。
课程概要及收益：“电子元器件失效分析技术与经典案例”分为两讲，第一讲和第二讲是“电子元器件失效分析技术”，这一讲中首先简单讲述电子产品（包括各种元器件、集成电路、组件等）失效分析的主要术语，失效分析的程序和方法。
重点通过具体的分析案例，剖析失效分析的程序和方法各个节点的分析要点和分析技巧。
通过学习让学员掌握怎样开展失效分析工作，采用什么分析仪器设备提取失效样品的失效证据，怎样研判失效证据与样品失效的关系，从而诊断失效样品的失效机理；掌握分析设备的应用技巧和失效分析中的关键问题。
第三讲是“失效分析经典案例”，通过典型的失效分析案例的剖析，加深失效分析程序和方法的掌握，通过典型的失效分析案例讲述各种元器件、各种失效机理的分析、诊断方法，并在失效分析的案例中培训学员怎样考虑问题、怎样采用合适的分析手段（分析仪器、设备）提取证据，怎样识别各种失效机理的表现特征，怎样对获得的各方面的信息、证据进行综合分析以达到对失效产品进行准确诊断的目的。
【主办单位】中国电子标准协会【协办单位】深圳市威硕企业管理咨询有限公司课程对象：电子元器件、电路板或整机企业的设计工程师、质量工程师、工艺工程师、可靠性工程师、失效分析工程师；第一讲失效分析概论1.基本概念2.失效分析的定义和作用3.失效模式4.失效机理5.一些标准对失效分析的要求6.标准和资料第二讲失效分析技术和设备1. 失效分析基本程序a.基本方法与程序b.失效信息调查与方案设计c.非破坏性分析的基本路径d.半破坏性分析的基本路径e.破坏性分析的基本路径f.报告编制2. 非破坏性分析的基本路径a.外观检查b.电参数测试分析与模拟应力试验c.检漏与PINDd.X光与扫描声学分析3. 半破坏性分析的基本路径a.开封技术与可动微粒收集b.内部气氛检测(与前项有冲突)c.不加电的内部检查(光学.SEM与EDS.微区成分)d.加电的内部检查(微探针.红外热像.EMMI光发射.电压衬度像.束感生电流像.电子束探针).4. 破坏性分析的基本路径a.去除钝化层技术(湿法.干法)b.剖切面技术及分析(切片)5. 分析技术与分析设备清单第三讲失效分析典型案例1. 系统设计缺陷引起的失效2. CMOS IC 闩锁效应失效3. 静电损伤失效4. 过电损伤失效5. 热应力失效6. 机械应力损伤失效7. 电腐蚀失效8. 污染失效9. 热结构缺陷引起过热失效10.其他缺陷引起的失效11.寿命失效师资介绍:李老师我国电子产品失效分析领域权威专家.24年来一直从事电子产品可靠性技术研究工作,曾经主持参加众多军用电子元器件可靠性研究课题,多次获得各级科研成果奖项,先后参与《失效分析经典案例100例》和《电子元器件失效技术》的编写。
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操作原则： 操作原则： 先外部后内部； 先非破坏性后半破坏性； 最后破坏性； 避免引进新的失效机理。
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一些分析途径简介
1. 非破坏性分析的基本途径（先实施易行的，低成本的） • 外观检查 •模式确认（测试和试验，对比分析） •检漏 •可动微粒检测（PIND） •X光照相 光照相 •C－sam － •模拟试验
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注：电子产品的寿命：包括硬件寿命到期；技术寿命到期（过了换代期的电子产品 ）
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可靠性工程新旧观念对比
传统可靠性观念： 传统可靠性观念： 是以失效数据的统计和分析为手段，表征产品的可靠性，比如MTBF。 可靠性的新观念： 可靠性的新观念： 是以失效分析为手段，寻找失效的根本原因，并加以解决以达到从根本 上提高可靠性的目的。 几个概念： 可靠性强化试验(RET, Reliability Enhancement Testing）,或称为步进 可靠性强化试验 应力试验；高加速寿命试验HALT，高加速应力筛选HASS等面向失效分析 的可靠性新技术 失效物理学（Pof，Physics of Failure），把失效作为主体研究，通过 失效物理学 激发，研究和根治失效达到提高可靠性的目的
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3. 失效信息调查与方案设计
信息类别： 信息类别： 基本信息：包括处于管理需要的信息，包括样品来源，型号，批次， 编号，时间，地点等。 技术信息：是判断可能的失效机理和失效分析方案设计的重要依据。 特定使用应用信息: 整机故障现象,异常环境,在整机中的状态,应用电路, 二次筛选应力,失效历史,失效比例,失效率及随时间的变化. 特定的生产工艺: 生产工艺条件和方法;特种器件应先用好品开封了解 和研究其结构特点.
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IR CO一些例子
Eg1. ESD失效机理－解释 失效机理－ 失效机理
定义：处于不同静电电位的两个物体间发生的静电电荷转移就 形成了ESD，这种静电放电将给电子元件带来损伤，引起产品 失效。 突发性失效和潜在 电子元器件由静电放电引发的失效可分为：突发性失效 潜在 突发性失效 性失效两种模式。 性失效
电子元器件失效分析_______培训总结报告 培训总结报告 电子元器件失效分析
尤利宁 贺永红 2006-7-6
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提纲：
1. 可靠性的基本概念和新的观念； 2. 失效分析的8个步骤； 3. 失效分析的概念，目的，作用，对象和分类； 4. 与我们生产有关的例子； 5. 失效分析的新技术。
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ESD 损伤图片
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Eg2. 塑封器件分层效应（“爆米花效应”） 塑封器件分层效应（ 爆米花效应”
这个例子可以帮助我们理解失效分析的作用和失效部件的重要 性。
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二. 失效分析基本概念
失效：功能退化或着功能丧失； 失效 失效模式：失效现象的表现形式，如开路，短路，参数漂移，不稳定 失效模式 等； 失效机理：导致失效的物理化学变化过程，和对这一过程的解释，如 失效机理 电迁移开路，银电化学迁移短路。工程上，也会把失效原因说成失效 机理。 应力：驱动产品完成功能所需的动力和产品经历的环境条件。是产品 应力 退化的诱因； 缺陷： 缺陷：
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失效模式的概念和种类
失效模式：就是失效的外在表现形式，不需要深入说明其物理 原因 按持续性分类：致命性失效，间歇失效，缓慢退化； 按失效时间分类：早期失效，随即失效，磨损失效； 按电测试结果分类：开路，短路或漏电，参数漂移，功能失效 按失效原因分类：EOS（Electrical over Stress/ESD (Electrostatic Discharge);制作工艺不良。
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失效分析的目的和作用
失效分析:是对已失效的器件进行的一种事后检查，使用电测 试和先进的物理，进行和化学分析技术，验证所报告的失效， 确定其失效模式，找出失效机理。 失效分析程序应得出相应结论，确定失效原因或相应关系，或 着在生产工艺，器件设计，试验或应用方面采取措施，以消除 失效模式或机理产生的原因，或防止其重新出现。
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去除钝化层技术
化学方法去除钝化层
在真空条件下，等离子体轰击去除钝 化层。 缺点：对半导体材料表面有损伤，而 且有辐射，会影响材料的性质
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金相切片制备技术
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不加电的内部检验设备
金相显微镜，扫描电镜（SEM）
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能谱仪（ 能谱仪（EDS）及其特点 ）
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加电的内部检查
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四. 失效分析技术与设备
1. 基本思路： 信息分析（失效环境，标准，规范，经验） 失效模式确认（通过测试，试验，对比分析） 可能的失效机理（在前两项的基础上） 寻找证据（物理，化学，试验） 原因推演 必要的验证和结论
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2. 基本流程： 基本流程：
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关于可靠性？ 一. 关于可靠性？
电子产品可靠性定义： 电子产品可靠性定义： 是指产品在规定的条件下及规定的时间内完成规定功能的能 力，它是电子产品质量的一个重要组成部分。 可靠性的表征： 可靠性的表征： 寿命；失效率；故障；MTBF；返修；赔偿……
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突发性失效： 突发性失效： 是指元器件受到ESD损伤后，突然完全丧失其规定的功能 ，主要表现为开路，短路或参数严重漂移。 潜在性失效： 潜在性失效： 是指静电放电能量较低，仅在元器件内部造成轻微损伤， 放电后器件电参数仍能合格或略有变化，但器件的抗过电的能 力已经明显削弱，再受到工作应力后将进一步退化，使用寿命 将明显缩短。
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失效分析的对象
实物对象：包括已发生失效或发生重要变化的测试结构，半成 品，试制品，试验品，整机应用以及外场应用失效品。 过程对象：包括元器件的研发过程和应用过程。 研发过程:可细分为设计优化，制造工艺优化，测试筛选 与评价试验优化等过程（比如Hexfred Ir漂移事件的解决，我 们设计新的筛选程序）； 应用过程：元器件选型，二次筛选条件优化，设备研制生 产中的故障控制对策，可靠性增长，全寿命维护等（更偏向用 户）
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ESD失效的不同机理 失效的不同机理
过电压场致失效： 过电压场致失效： 发生于MOS器件，包括含有MOS电容或钽电容的 双极性电路和混合电路； 过电流热致失效：多发生于双极器件，包括输入用pn结二极管保护 过电流热致失效： 电路的MOS电路，肖特基二极管以及含有双极器件的混合器件 实际发生哪种失效，取决于静电放电回路的绝缘程度！ 实际发生哪种失效，取决于静电放电回路的绝缘程度！ 如果放电回路阻抗较低，绝缘性差，器件往往会因放电期间的 强电流脉冲导致高温损伤，这属于过电流损伤； 相反，因阻抗高，绝缘性好，器件接受高电荷而产生高压，导 致强电场损伤，属于过压损伤。
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另一领域的失效分析
医药学的历史与人类的病痛一样长，大量医药科学的进步都是建立 在外科医生的尸体解剖上。（仁慈的东方人除外）； 在这个专业领域，这一做法通常称为“失效分析”； 每个失效部件都应被视为进行可靠性改进的机会，从这个角度讲， 失效部件有时甚至是“珍贵的”
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1. C－Sam 和X射线透视仪 － 射线透视仪
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C－Sam和X射线透视仪的成像 － 和 射线透视仪的成像
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2. 半破坏性分析的基本途径（多余物，污染，缺陷，微区电特 性和电光热效应）
•可动微粒收集 •内部气氛检测 •开封：专用工具，研磨，观察研磨面塌陷区域； 湿法腐蚀（化学法）：硫酸，硝酸； 干法腐蚀：在真空条件下，等离子体轰击 •不加电的内部检验：光学，SEM，微区成分； 不加电的内部检验： 不加电的内部检验 光学， ，微区成分； •加电的内部检验： 微探针，热像，光发射，电压衬度像，束感生电 加电的内部检验： 加电的内部检验 微探针，热像，光发射，电压衬度像， 流像，电子束探针。 流像，电子束探针。