IC失效分析培训

❖ 稳态湿热THT：评估非密闭性之固态产品在湿气环境下之 可靠度，使用温度条件加速水汽渗透。
❖ 高温贮存HTST：判断高温对产品之效应。
❖ 低温试验LT：判断低温对产品之效应。
❖ 电耐久BURN-IN：对产品施加一定的电压，电流来加速 产品的电老化。
可靠性试验设备
❖ 试验设备：高低温循环箱，高速老化箱，调 温调湿箱，可焊性测试仪，高温烘箱，分立 器件综合老化系统，高温反偏系统。
❖ 试验设备 烘箱，回流焊机，可焊性测试仪，成份分析仪。
❖ 解剖设备和辅助设备 开帽机，密封电炉，超声清洗机，镊子， 研磨切割机，玻璃仪器（试管，烧杯，玻璃漏斗，滴管等）。
❖ 工作间设施 应配有通风柜，清洗池，水源，相关化剂（盐酸， 硝酸，硫酸和无水乙醇，丙酮，氢氧化钠等）。
分析报告
❖ 失效分析报告 应包括：a, 失效器件的主要失效现场信息。 b, 失效器件的失效模式。c, 失效分析程序和各阶段的初步 的分析结果。d ,失效分析结论。e,提出纠正建议措施。报 告中应附分析图片和测试数据，以及相应说明。
可靠性试验（一）
❖ 温度循环TCT：判断产品在极高，极低 温度下抗变力及在极高，极低温度中交 替之效应。
❖ 热冲击TST：同上，但条件更严酷。
❖ 高压蒸煮PCT：利用严厉的压力，湿气 和温度加速水汽之渗透来评估非密闭性 之固态产品对水汽渗透之效应。
❖ 加速老化HAST：同上。
可靠性试验（二）
❖ 高温反偏HTRB：对产品施加一定的高温来加速产品 电性能的老化。
静电产生的宏观原因
❖ 环境如地面，装修隔间，温湿度。 ❖ 工具和材料 清洗机，吸管，镊子，物流车，
周转箱，烘箱，纸片，工作机台等。 ❖ 工作者及其活动 人的动作如脱衣，起立，被
感应，接触带电，剥离，冲击，摩擦。
静电的防护
❖ 静电防护原则： 少产生，不积累，快泄放。
❖ 静电防护基本方法：泄漏，中和，屏蔽
❖
失效分析的原则
❖ 先无损，后有损。 ❖ 先电测试，外观检，后开盖。 ❖ 开盖后也要先无损（不引入新破坏），后破
坏。
失效分析程序
❖ 失效现象记录。了解情况，了解失效现场信息，失效样品的参数 测试结果，失效样品的一些产品信息。
❖ 鉴别失效模式。用现有设备确认产品失效是否与客户所述一致， 并如实记录下失效情况。
失效信息收集
❖ 产品信息 ：生产日期 ，客户，封装形式，型 号，批号，良率情况，生产批还是试验批，失 效Bin值，焊丝规格，图形密集区典型线宽， 芯片厚度，导电胶，采用的料饼，印章内容， 是否测试过，测试机台状况等。
❖ 失效现象记录。失效日期，失效地点，数量， 失效环境，是否工作过（即是否焊在整机上使 用过），客户是否在使用前对产品测试过，工 作条件是否超过规格范围。
❖ 环境方面，铺设防静电地毯，地板，台垫，入口处工 作处接地线等防静电消除器。控制温湿度，使用离子 风机，静电环。
❖ 器材方面，防静电工作服，鞋，腕带，导电泡沫板， 防静电文件盒，周转箱，物流车，包装袋，抗静电剂 等。
❖ 产品设计方面，将静电防护体现到元件和产品设计中， 尽量使用对静电不敏感的元件，或者在器件内部设置 静电防护元件，对使用的静电放电敏感器件提供适当 的输入保护。
❖ 测试设备：多功能晶体管筛选仪，晶体管图 性特示仪（XJ4810,370B等）。
失效率
❖ 失效率指产品工作到t时刻后在单位时间 内失效的概率。单位： %/103小时。 （每工作1000小时后产品失效的百分数）
失效曲线
❖ 也称失效浴盆曲线，因形状象浴盆。 ❖ 早期失效期：λ（t）大，随时间迅速
下降。通过改进设计，加强监控可减 少早期失效，通过筛选可减小（缩短 或去掉）早期失效期.工艺缺陷、材料 缺陷、筛选不充分引起。 ❖ 偶然失效期：λ（t）小，为常数，时 间较长，失效带有偶然性，是使用的 良好时间。很多是静电损伤、过电损 伤引起。有突发性和明显性 ❖ 耗损失效期：产品使用后期，λ（t） 迅速增加，因老化，磨损，疲劳等使 器件失效。元器件老化引起。有时间 性和隐蔽性
X-RAY判断原则
不良情况 球脱 点脱
整体冲歪，乱，断
个别金丝断 只有局部冲歪 金丝相碰
原因或责任者
组装
如大量点脱是同一只脚，则为组装不良。如点脱金丝形状较规 则，则为组装或包封之前L/F变形，运转过程中震动，上料框架 牵拉过大，L/F打在予热台上动作大，两道工序都要检查。如点 脱金丝弧度和旁边的金丝弧度差不多，则为组装造成。
❖ 后固化—使包封后的树脂体进一步固化。 ❖ 电镀—在引线条上所有部位镀上一层锡，保证产品管脚的
易焊性。 ❖ 打印—在树脂体上打上标记，说明产品的型号和其它相关
信息。 ❖ 冲切成形—将整条产品切割成形为单只产品。 ❖ 测试—筛选出符合功能要求的产品。 ❖ 包装，入库—将产品按要求包装好后进入成品库。待机发
管理等方面的问题。 ❖ 失效分析的目的：失效分析是对失效器件的事后检查，通过失效分
析可以验证器件是否失效，识别失效模式，确定失效机理和失效原 因，根据失效分析结论提出相应对策，它包括器件生产工艺，设计， 材料，使用和管理等方面的有关改进，以便消除失效分析报告中所 涉及到的失效模式或机理，防止类似失效的再次发生。
金丝布线和芯片表观（一）
❖ 金丝 ❖ 导电胶 ❖ 芯片 ❖ 基岛 ❖ 管脚 ❖ 树脂体（阴影部
份）
金丝布线和芯片表观（二）
粉红色是腐球后的压区，实 质上是氧化硅的颜色。
铝线 氧化硅
金丝布线和芯片表观（三）
❖ 中测点
❖ 金球
❖ 金丝
❖ 未腐球时的压区
❖ 通常芯片上的白色部分为铝线 。图片 上黑色的小圆球是金球（放大后为金 色），金球周围一小块蓝色（或白色） 区域是压区，另有小块白色区域是中 测点（芯片制造厂用来测试芯片合格 与否的地方），上图中芯片表面粉红 色部位为氧化硅。整个芯片表面有一 层薄薄的芯片保护层。腐球后的压区 有不同的颜色，如红，黄，绿，蓝， 紫等，这是因为氧化层厚度不同的缘 故。 上图为一例，实际上视芯片不同 各部位颜色或形状有很大区别。
江苏长电科技股份有限公司
IC失效分析培训教材 IC工程部
一般概念
❖ 失效：产品失去规定的功能。 ❖ 失效分析：为确定和分析失效器件的失效模式，失效机理，失效原
因和失效性质而对产品所做的分析和检查。 ❖ 失效模式：失效的表现形式。 ❖ 失效机理：导致器件失效的物理，化学变化过程。 ❖ 失效原因：导致发生失效的直接原因，它包括设计，制造，使用和
失效分析顺序
❖ 外部目检 ❖ X-RAY检查 ❖ 超声清洗 ❖ 复测 ❖ SAT即超声检查 ❖ 开帽后内部目检 ❖ 腐球检查
X-RAY检查
❖ X-RAY检查。X-RAY射线又称伦琴射线，一种波长很 短的电磁辐射，由德国物理学家伦琴在1895年发现。 一般指电子能量发生很大变化时放出的短波辐射，能 透过许多普通光不能透过的固态物质。利用可靠性分 析室里的X-RAY分析仪，可检查产品的金丝情况和树 脂体内气孔情况，以及芯片下面导电胶内的气泡，导 电胶的分布范围情况。
封装基本流程
❖ 磨片—划片—装片—球焊—包封—后固 化—电镀—打印—冲切成型—测试—包 装—入库。
❖ 上述流程视产品不同有较大的变化。
流程简述（一）
❖ 磨片—将芯片的反面（非布线的一面）根据工艺标准， 客户要求或一些特殊要求磨去一层，使芯片的厚度达 到要求。
❖ 划片—用划片刀（或其它手段如激光）在圆片上的划 片槽中割划，使整个大圆片分割成很多细小的晶片 （单个芯片），以利装片。
鉴别失效模式
❖ 电参数测试。 ❖ 开短路测试。目前有5台专用开短路测试机：
S9100，测试品种有PQFP44，LQFP44， PQFP52，PQFP64，DIP和SDIP中的部份。 CD318A，测试品种有， SOP8/SOP16/SOP20/24/28 ， DIP8/14/16，密间距产品，手工机测试DIP 系列。测试时要了解对应主机电脑中是否有该 品种的测试程序，如果没有则要请相关人员编 写程序。
为何分析？信息反馈？（二）
❖ 组装分厂隔离流到测试或外检，要求测试或外检后 将测试情况或品管抽测结果反馈组装。此时出现的 一些异常，可能要求分析。
❖ 客户要求的其它分析。如看金丝，布线图，芯片表 面，芯片粘结形式等。
❖ 所有的分析结束后，均应出报告，且要将报告送到 原发出部门，并做好相应分析报告交接工作。
失效分析的设备和相应的用途
❖ 电特性测试设备 包括开短路测试设备（CD318A，S9100）， 万用表和各种测试分厂的测试机。
❖ 观察测量设备 X射线透视机，金相显微镜（放大倍数50--1000），测量显微镜（带摄像头并与显示器和终端处理电脑相连， 放大位数50---500），立体显微镜，扫描电子显微镜SEM。
往客户。
为何分析？信息反馈？（一）
❖ 客户投诉。如客户反映良率低，产品的某一参数不达 标，开短路，产品使用时功能不良等。一般由业务或 外经部转品管，再转总厂进行失效分析。
❖ 测试分厂测试良率低，或某批产品开短路产品太多， 不符合客户良率要求，分厂应出具测试异常分析报告。
❖ 品管抽测异常 ①产品经外观检后品管开短路抽测异 常。通常每批抽100只如次品超过3只，则加抽300只， 仍超标则要分析。②对测试分厂已测产品抽测异常。 通常测试分厂送样一只,仅要求开帽分析。测试分厂应 附失效分析申请单。
❖ 回流焊REFLOW：用于判断器件（SMD）在回流焊接 过程中所产生之热阻力及效应。
❖ 易焊性SOLDER：判断产品之可焊度。 ❖ 耐焊接热：判断直插式产品在焊接过程中产生的热阻
力及效应。 ❖ 引线弯曲：考核产品管脚抗机械应变力之能力。
可靠性试验（三）
❖ 交变试验：评估产品在经过极高，极低温度后，再放入温 湿度变化之环境后产生的效应。