(优选)应用总结电子元器件失效分析
电子元器件失效分析技术及方法
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元器件失效分析工作总结
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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
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。
常见的电子元器件失效机理与分析
常见的电子元器件失效机理与分析电子元器件的主要失效模式包括但不限于开路、短路、烧毁、爆炸、漏电、功能失效、电参数漂移、非稳定失效等。
对于硬件工程师来讲电子元器件失效是个非常麻烦的事情，比如某个半导体器件外表完好但实际上已经半失效或者全失效会在硬件电路调试上花费大把的时间，有时甚至炸机。
硬件工程师调试爆炸现场所以掌握各类电子元器件的实效机理与特性是硬件工程师比不可少的知识。
下面分类细叙一下各类电子元器件的失效模式与机理。
电阻器失效失效模式：各种失效的现象及其表现的形式。
失效机理：是导致失效的物理、化学、热力学或其他过程。
电阻器的失效模式与机理▶开路：主要失效机理为电阻膜烧毁或大面积脱落，基体断裂，引线帽与电阻体脱落。
▶阻值漂移超规范：电阻膜有缺陷或退化，基体有可动钠离子，保护涂层不良。
▶引线断裂：电阻体焊接工艺缺陷，焊点污染，引线机械应力损伤。
▶短路：银的迁移，电晕放电。
失效模式占失效总比例表▶线绕电阻：▶非线绕电阻：失效模式机理分析电阻器失效机理是多方面的，工作条件或环境条件下所发生的各种理化过程是引起电阻器老化的原因。
▶导电材料的结构变化：薄膜电阻器的导电膜层一般用汽相淀积方法获得，在一定程度上存在无定型结构。
按热力学观点，无定型结构均有结晶化趋势。
在工作条件或环境条件下，导电膜层中的无定型结构均以一定的速度趋向结晶化，也即导电材料内部结构趋于致密化，能常会引起电阻值的下降。
结晶化速度随温度升高而加快。
电阻线或电阻膜在制备过程中都会承受机械应力，使其内部结构发生畸变，线径愈小或膜层愈薄，应力影响愈显著。
一般可采用热处理方法消除内应力，残余内应力则可能在长时间使用过程中逐步消除，电阻器的阻值则可能因此发生变化。
结晶化过程和内应力清除过程均随时间推移而减缓，但不可能在电阻器使用期间终止。
可以认为在电阻器工作期内这两个过程以近似恒定的速度进行。
与它们有关的阻值变化约占原阻值的千分之几。
电负荷高温老化：任何情况，电负荷均会加速电阻器老化进程，并且电负荷对加速电阻器老化的作用比升高温度的加速老化后果更显著，原因是电阻体与引线帽接触部分的温升超过了电阻体的平均温升。
常见电子元器件失效机理与故障分析电子元器件
常见电子元器件失效机理与故障分析 - 电子元器件电子元器件在使用过程中，经常会消灭失效和故障，从而影响设备的正常工作。
文本分析了常见元器件的失效缘由和常见故障。
电子设备中绝大部分故障最终都是由于电子元器件故障引起的。
假如生疏了元器件的故障类型，有时通过直觉就可快速的找出故障元件，有时只要通过简洁的电阻、电压测量即可找出故障。
1、电阻器类电阻器类元件包括电阻元件和可变电阻元件，固定电阻通常称为电阻，可变电阻通常称为电位器。
电阻器类元件在电子设备中使用的数量很大，并且是一种消耗功率的元件，由电阻器失效导致电子设备故障的比率比较高，据统计约占15% 。
电阻器的失效模式和缘由与产品的结构、工艺特点、使用条件等有亲密关系。
电阻器失效可分为两大类，即致命失效和参数漂移失效。
现场使用统计表明，电阻器失效的85%~90% 属于致命失效，如断路、机械损伤、接触损坏、短路、绝缘、击穿等，只有1 0 % 左右的是由阻值漂移导致失效。
电阻器电位器失效机理视类型不同而不同。
非线形电阻器和电位器主要失效模式为开路、阻值漂移、引线机械损伤和接触损坏；线绕电阻器和电位器主要失效模式为开路、引线机械损伤和接触损坏。
主要有以下四类：（1 ）碳膜电阻器。
引线断裂、基体缺陷、膜层均匀性差、膜层刻槽缺陷、膜材料与引线端接触不良、膜与基体污染等。
（ 2 ）金属膜电阻器。
电阻膜不均匀、电阻膜裂开、引线不牢、电阻膜分解、银迁移、电阻膜氧化物还原、静电荷作用、引线断裂、电晕放电等。
（3 ）线绕电阻器。
接触不良、电流腐蚀、引线不牢、线材绝缘不好、焊点熔解等。
（4 ）可变电阻器。
接触不良、焊接不良、接触簧片裂开或引线脱落、杂质污染、环氧胶不好、轴倾斜等。
电阻简洁产生变质和开路故障。
电阻变质后往往是阻值变大的漂移。
电阻一般不进行修理，而直接更换新电阻。
线绕电阻当电阻丝烧断时，某些状况下可将烧断处理重新焊接后使用。
电阻变质多是由于散热不良，过分潮湿或制造时产生缺陷等缘由造成的，而烧坏则是因电路不正常，如短路、过载等缘由所引起。
各类元器件失效机理分析总结
各类元器件失效机理分析总结电子元器件在使用过程中，常常会出现失效和故障，从而影响设备的正常工作。
为了保证设备或系统能可靠的工作，对于电子元器件的可靠性要求就非常高。
可靠性指标已经成为元器件的重要质量指标之一。
了解了元器件的失效模式和失效机理，对于诊断设备故障和保持设备的可靠性是十分重要的，下文简单介绍各种元器件的失效机理。
1、电阻器常见的非绕线电阻器按照电阻体所用的材料不同可以分为四种类型即合金型、薄膜型、厚膜型和合成型。
对于固定电阻器，其主要失效模式有开路、电参数漂移等；而对于电位器，其主要失效模式有开路、电参数漂移、噪声增大等。
使用环境也将导致电阻器老化，对于电子pcba的寿命具有很大影响。
1）氧化：电阻器电阻体的氧化将使电阻值增大，是造成电阻器老化的最主要因素。
除了贵金属及合金制成的电阻体外，其他材料都会受到空气中氧的破坏。
氧化作用是长期作用的，当其他因素的影响逐渐减弱后，氧化作用将成为主要因素，高温高湿环境会加速电阻器的氧化。
对于精密电阻器和高阻值电阻器，防止氧化的根本措施是密封保护。
小编建议密封材料应采用无机材料，如金属、陶瓷、玻璃等。
有机保护层不能完全防止透湿和透气，对氧化和吸附作用只能起到延缓作用。
2）黏结剂的老化：对于有机合成型电阻器，有机黏结剂的老化是影响电阻器稳定性的主要因素，有机黏结剂主要是合成树脂，PCBA加工企业在电阻器的制造过程中，合成树脂经热处理转变为高聚合度的热固性聚合物。
引起聚合物老化的主要因素是氧化。
氧化生成的游离基引起聚合物分子键的铰链，从而使聚合物进一步固化、变脆，进而丧失弹性和发生机械破坏。
黏结剂的固化使电阻器体积收缩，导电颗粒之间的接触压力增大，接触电阻变小，使电阻值减小，但黏结剂的机械破坏也会使电阻值增大。
通常黏结剂的固化发生在前，机械破坏发生在后，所以有机合成型电阻器的电阻值呈现出以下规律：在开始阶段有些下降，然后转为增大，且有不断增大的趋势。
由于聚合物的老化与温度、光照密切相关，所以在高温环境和强烈光线照射下，合成电阻器会加速老化。
电子元器件的故障分析和故障排除技术
电子元器件的故障分析和故障排除技术随着现代科技的迅猛发展，电子元器件在我们的日常生活中扮演着重要的角色。
然而，由于各种原因，电子元器件有时会出现故障，导致设备无法正常运行。
本文将介绍电子元器件的故障分析和故障排除技术，以帮助我们更好地理解和解决这些问题。
I. 故障分析的基本原则在进行故障分析之前，我们需要了解故障分析的基本原则。
首先，要准确判断故障现象，通过观察和测试来确定问题的具体表现。
其次，要理解电子元器件的工作原理和结构特点，找出可能导致故障的原因。
最后，要采取适当的方法进行故障分析，包括实验、模拟、仿真和数据分析等。
II. 故障分类与原因分析电子元器件的故障可以大致分为硬件故障和软件故障两类。
硬件故障是由于元器件的物理损坏或连接断开导致的，而软件故障则是由于程序错误或操作系统问题引起的。
在故障分析中，我们需要根据实际情况分析故障的具体原因。
1. 硬件故障分析硬件故障分析涉及到电子元器件的物理特性和工作原理。
在进行硬件故障分析时，我们可以使用各种测试仪器和设备来帮助我们定位问题。
例如，使用万用表测量电阻和电流，使用示波器观察信号波形，使用逻辑分析仪分析数字信号等。
通过综合分析测试结果，我们可以确定故障的具体原因，如元器件损坏、连接不良、电源问题等。
2. 软件故障分析软件故障分析主要依靠对程序代码的检查和分析。
在进行软件故障分析时，我们可以使用调试工具和软件分析器来帮助我们跟踪程序执行过程和检测错误。
通过逐步追踪代码执行路径，我们可以定位问题所在，如逻辑错误、算法问题、内存溢出等。
此外，还可以通过记录日志和分析异常报告来了解软件故障的具体情况。
III. 故障排除技术故障排除技术是解决电子元器件故障的关键步骤。
在进行故障排除时，我们应注意以下几个方面。
1. 确保电源供应正常因为电子元器件通常需要电源供电，所以首先要确保电源供应正常。
我们需要检查电源线路连接是否良好，电源电压是否稳定。
如果发现电源故障，应及时修复或更换。
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
电子元器件失效分析
电子元器件失效分析第一篇：电子元器件失效分析电子元器件失效分析1.失效分析的目的和意义电子元件失效分折的目的是借助各种测试分析技术和分析程序确认电子元器件的失效现象.分辨其失效模式和失效机理.确定其最终的失效原因，提出改进设计和制造工艺的建议。
防止失效的重复出现，提高元器件可靠性。
失效分折是产品可靠性工程的一个重要组成部分，失效分析广泛应用于确定研制生产过程中产生问题的原因，鉴别测试过程中与可靠性相关的失效，确认使用过程中的现场失效机理。
在电子元器件的研制阶段。
失效分折可纠正设计和研制中的错误，缩短研制周期；在电子器件的生产，测试和试用阶段，失效分析可找出电子元器件的失效原因和引起电子元件失效的责任方。
根据失效分析结果。
元器件生产厂改进器件的设计和生产工艺。
元器件使用方改进电路板设汁。
改进元器件和整机的测试，试验条件及程序，甚至以此更换不合格的元器件供货商。
因而，失效分析对加快电子元器件的研制速度.提高器件和整机的成品率和可靠性有重要意义。
失效分折对元器件的生产和使用都有重要的意义.如图所列。
元器件的失效可能发生在其生命周期的各个阶段.发生在产品研制阶段，生产阶段到使用阶段的各个环节，通过分析工艺废次品，早期失效，实验失效及现场失效的失效产品明确失效模式、分折失效机理，最终找出失效原因，因此元器件的使用方在元器件的选择、整机计划等方面，元器件生产方在产品的可靠性方案设计过程，都必须参考失效分折的结果。
通过失效分折，可鉴别失效模式，弄清失效机理，提出改进措施，并反馈到使用、生产中，将提高元器件和设备的可靠性。
2.失效分析的基本内容对电子元器件失效机理，原因的诊断过程叫失效分析。
进行失效分析往往需要进行电测量并采用先进的物理、冶金及化学的分析手段。
失效分析的任务是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的重复出现。
因此，失效分析的主要内容包括：明确分析对象。
确定失效模式，判断失效原因，研究失效机理，提出预防措施（包括设计改进)。
各类电子元器件失效机理分析
各类电子元器件失效机理分析电子元器件的主要失效模式包括但不限于开路、短路、烧毁、爆炸、漏电、功能失效、电参数漂移、非稳定失效等。
对于硬件工程师来讲电子元器件失效是个非常麻烦的事情，比如某个半导体器件外表完好但实际上已经半失效或者全失效会在硬件电路调试上花费大把的时间，有时甚至炸机。
硬件工程师调试爆炸现场所以掌握各类电子元器件的实效机理与特性是硬件工程师比不可少的知识。
下面分类细叙一下各类电子元器件的失效模式与机理。
电阻器失效模式与机理失效模式：各种失效的现象及其表现的形式。
失效机理：是导致失效的物理、化学、热力学或其他过程。
1、电阻器的主要失效模式与失效机理为1) 开路：主要失效机理为电阻膜烧毁或大面积脱落，基体断裂，引线帽与电阻体脱落。
2) 阻值漂移超规范：电阻膜有缺陷或退化，基体有可动钠离子，保护涂层不良。
3) 引线断裂：电阻体焊接工艺缺陷，焊点污染，引线机械应力损伤。
4) 短路：银的迁移，电晕放电。
2、失效模式占失效总比例表3、失效机理分析电阻器失效机理是多方面的，工作条件或环境条件下所发生的各种理化过程是引起电阻器老化的原因。
(1) 导电材料的结构变化薄膜电阻器的导电膜层一般用汽相淀积方法获得，在一定程度上存在无定型结构。
按热力学观点，无定型结构均有结晶化趋势。
在工作条件或环境条件下，导电膜层中的无定型结构均以一定的速度趋向结晶化，也即导电材料内部结构趋于致密化，能常会引起电阻值的下降。
结晶化速度随温度升高而加快。
电阻线或电阻膜在制备过程中都会承受机械应力，使其内部结构发生畸变，线径愈小或膜层愈薄，应力影响愈显著。
一般可采用热处理方法消除内应力，残余内应力则可能在长时间使用过程中逐步消除，电阻器的阻值则可能因此发生变化。
结晶化过程和内应力清除过程均随时间推移而减缓，但不可能在电阻器使用期间终止。
可以认为在电阻器工作期内这两个过程以近似恒定的速度进行。
与它们有关的阻值变化约占原阻值的千分之几。
失效分析技术
1.7.4机械剖切面技术
一般步骤： 固定器件（石蜡、松香和环氧树脂Epoxy） 研磨（毛玻璃、粗砂纸） 粗抛光（金相砂纸） 细抛光（抛光垫加抛光膏） 染色 金相观察
测量结深的抛光染色图片
1.8显微形貌像技术
光学显微镜和扫描电子显微镜的比较
仪器名称 真空条件 样品要求 理论空间 最大放 景深 分辨率 大倍数 光学显微 无 镜 扫描电子 高真空 显微镜 开封 360nm 1200 小 50万 大
失效分析案例
案例1：GaAs微波器件的失效分析，表现为 I DSS 缓慢减小，通过研究金属－半导体接触退化的机 理，确定了金半接触处原子互扩散是根本原因， 提出了增加阻挡层作为改进措施，通过对比改进 前后的可靠性评价，证明了失效分析的有效性。
MESFET端面图
S G ＋＋ ＋ ＋ D 导电沟道N＋
半绝缘GaAs衬底
I DSS
为最大饱和漏电流
1.3失效分析的一般程序
1、收集失效现场数据 2、电测并确定失效模式 3、非破坏性分析 4、打开封装 5、镜检 6、通电激励芯片 7、失效定位 8、对失效部位进行物理、化学分析 9、综合分析，确定失效原因，提出纠正措施
1.4 收集失效现场数据
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。
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。
电子元器件失效分析技术
电源招聘专家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，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，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。
电子元器件失效模式总结
元器件的失效模式总结Beverly Chen2016-2-4一、失效分析的意义失效分析（Failure Analysis）的意义在于通过对已失效器件进行事后检查，确定失效模式，找出失效机理，确定失效的原因或相互关系，在产品设计或生产工艺等方面进行纠正以消除失效的再次发生。
一般的失效原因如下：二、失效分析的步骤失效分析的步骤要遵循先无损，后有损的方法来一步步验证。
比如先进行外观检查，再进行相关仪器的内部探查，然后再进行电气测试，最后才可以进行破坏性拆解分析。
这样可以避免破坏性的拆解破坏证据。
拿到失效样品，首先从外观检查开始。
1. 外观检查：收到失效样品后，首先拍照，记录器件表面Marking信息，观察器件颜色外观等有何异常。
2.根据器件类型开始分析：2.1贴片电阻，电流采样电阻A: 外观检查，顶面覆盖保护层有针状圆形鼓起或黑色击穿孔->内部电阻层烧坏可能->万用表测量阻值：测得开路或者阻抗偏大->内部电阻层烧毁可能->可能原因：过电压或过电流烧毁—>检查改电阻的稳态功率/电压或者瞬时功率/电压是否已超出spec要求。
Coating 鼓起并开裂黑色击穿点●可失效样品寄给供应商做开盖分析，查看供应商失效报告：如发现烧毁位置位于激光切割线下端，可确定是过电压导致失效。
需要考虑调整应用电路，降低电压应力，或者换成能承受更大应力的电阻。
激光切割线去除coating保护层后，可以看到烧毁位置位于激光切割线旁边，该位置电应力最集中。
B: 外观检查，顶面底面均无异常->万用表测量阻值：测得开路或者阻抗偏大->内部电阻层烧毁或者电极因硫化断开或阻抗增大->检查改电阻的稳态功率或者瞬时功率是否已超出spec要求，如有可能是过电压或过功率烧毁；应力分析在范围内，考虑硫化->失效样品寄给供应商分析。
查看供应商失效报告：●如发现烧毁位置位于激光切割线下端，可确定是过电压导致失效。
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失效分析的主要内容
2.5、提出预防措施及设计改进方法 根据分析判断、提出消除产生失效的办法和建议，及时地反馈到设 计、工艺、使用单位等各个方面，以便控制乃至完全消除失效的主要失 效模式的出现。 这需要失效工程师与可靠性、工艺、设计和测试工程师一起协作， 发挥团队力量，根据失效分析结果，提出防止产生失效的设想和建议， 包括材料、工艺、电路设计、结构设计、筛选方法和条件、使用方法和 条件、质量控制和管理等方面。
氧化层电荷、钠离子玷污、表面离子、芯片裂纹、过 载流子（HC）、辐射损伤
EOS、ESD、Latch-Up
失效模式与失效机理
各相关失效机理的概念和定义简述如下： 3.1、过电应力EOS——指元器件承受的电流、电压应力或功率超过其
允许的最大范围。 过电应力的来源：
（1）电浪涌损伤 瞬间 瞬时功率很大
电浪涌来源有
（优选）应用总结电子元器件失效分析
内部资料
无锡华润矽科微电子有限公司
失效分析的主要内容
二、失效分析的主要内容-思路
2.1、明确分析对象 明确分析对象及失效发生的背景。在对委托方提交的失效样品进行具 体的失效分析操作之前，失效分析人员应该和委托方进行沟通，了解失 效发生时的状况，确定在设计、生产、检测、储存、传送或使用哪个阶 段发生的失效，如有可能要求委托方详细描述失效发生时的现象以及失 效发生前后的操作过程。
当更改定时元件R.C后，参数可以恢复正常，但这种“恢复正常”的 电路，工作一段时间后又会出现上述的参数漂移现象。
失效模式与失效机理
（5）CMOS电路发生可控硅效应(闩锁效应) CMOS电路的静态功耗极小，但可控硅效应被触发后功耗会变得很大
(50～200毫安)，并导致电路发生烧毁失效。CMOS电路的硅芯片内部，在 VDD与VSS之间有大量寄生可控硅存在，并且所有输出端和输入端都是它 的触发端，在正常条件下工作，由于输入和输出电压满足下式要求： VDD>Vout>Vss VDD>Vin>Vss。
2.2、确定失效模式 失效的表面现象或失效的表现形式就是失效模式。失效模式的确定通 常采用两种方法，即电学测试和显微镜观察。 立体显微镜观察失效样品的外观标志是否完整，是否存在机械损伤， 是否有腐蚀痕迹等； 金相显微镜和扫描电子显微镜等设备观察失效部位的形状、大小、位 置、颜色，机械和物理特性等，准确的扫描失效特征模式。 电学测试判断其电参数是否与原始数据相符，分析失效现象可能与失 效样品中的哪一部分有关。
，或者在仪器设备上更换元器件以及修补焊点等，都会带来电损伤。最 容易被损伤的集成电路有：带有MOS电容的集成电路、MOS电路、微波集 成电路、STTL•和LSTTL电路、单稳电路和振荡器、A/D和D/A电路、高精 度运算放大器、LSI和VLSI电路。其中单稳电路和振荡器在调试时发生的 这种电损伤很不容易发现，因为损伤的表现形式往往是表现为单稳电路 的脉冲宽度发生漂移；振荡器的振荡频率发生漂移，调试人员往往把这 种现象错误地认为是没有将电路调试好。
失效模式与失效机理
（3）多余金属物引起短路 管脚浸锡时在管脚根部残留的焊锡碴或者是印制板上留下的多余锡
碴、导线头、细金属丝、金属屑等可动多余物，容易引起集成电路输出 对电源或对地短路，这种短路引起的过大电流会损伤集成电路。
失效模式与失效机理
（4）电烙铁或仪器设备漏电引起的电损伤 集成电路或晶体管的引出端与漏电的电烙铁、仪器或设备机壳相碰
自激振荡。 6-2 CMOS电路输入缓慢变化的脉冲时容易引起振荡。输入缓慢变化
三、失效模式与失效机理 失效模式与失效机理的对应关系
失效模式与失效机理
失效模式
开路
主要失效机理
EOS、ESD、电迁移（EM）、应力迁移（SM）、腐 蚀、键合点脱落、紫斑、机械应力、热变应力
短路（漏电） 参漂 功能失效
pn结缺陷、pn结穿钉、EOS、介质击穿（TDDB效应、 针孔缺陷）、水汽、金属迁移、界面态、离子导电
2-2 T0-5型金属管壳封装的集成电路，电测试时容易出现管脚插错或 管脚间相碰短路。这种意外情况有时也会导致集成电路内部某些元器件 的电损伤。
2-3 电路调试时，不慎出现“试笔头”桥接短路管脚，这种短接有时 会造成电损伤。
2-4 在电子设备中设置的“检测点”，如果位置设置不当又无保护电 路时，维修时就可能将不正常的电压引入该端而损伤器件。
失效分析的主要内容
2.3、判断失效原因 失效可能由一系列的原因造成，如设计缺陷、材料质量问题、制造过 程问题、运输或储藏条件不当、在操作时的过载等，而大多数的失效包 括一系列串行发生的事件。
2.4、研究失效机理 在确定失效机理时，需要选用有关的分析、试验和观测设备对失效样 品进行仔细分析，验证失效原因的判断是否属实，并且能把整个失效的 顺序与原始的症状对照起来，有时需要用合格的同种元器件进行类似的 破坏性试验，观察是否产生相似的失效现象，通过反复验证（模拟实验 ），确定真实的失效原因，以电子元器件失效机理的相关理论为指导， 对失效模式、失效原因进行理论推理，并结合材料性质、有关设计和工 艺的理论及经验，提出在可能的失效条件下导致该失效模式产生的内在 原因或具体物理化学过程，如有可能，更应以分子、原子学观点加以阐 明或解释。
失效模式与失效机理
（2）操作失误造成的电损伤 2-1 双列直插式封装的集成电路当测试时不慎反插，往往就会造成电
源和地两端插反，其结果是集成电路电源与地之间存在的PN结隔离二极 管就会处于正偏(正常情况是反偏)，出现近100毫安的正向电流，这种电 过应力损伤随着通电时间的增长而更加严重。这种损伤如果不太严重， 虽然电路功能正常，只表现出静态功耗增大，但这种受过损伤的电路， 可靠性已严重下降，如果上机使用，就会给机器造成隐患。
所以正常工作条件下CMOS电路不会发生可控硅效应。但在某些特殊 情况下，上述条件就会不满足，凡是出现以下情况之一，可控硅效应(闩 锁)就可能发生，发生闩锁的CMOS电路如果无限流保护就会被烧毁。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
失效模式与失效机理
（6）CMOS电路振荡引起功率过荷 6-1 当CMOS电路的任何一个输入端发生浮空时，CMOS电路都会发生