电子器件的失效分析
第2章_失效分析工作的原则和程序
2.2 失效分析工作的流程和通用原则
2.1 失效分析工作的流程
失效现象 全部疑点 逐级定位 提出假设
验证假设 预防方案 实施效果
2.2 失效分析的一些原则
1.先方案后操作
2.先光学后电学
3.先面后点
4.先静态后动态
5.先非破环后破环
6.先一般后特殊
5～10分钟，使其发软，然后再轻轻撬开。
钝化层去除技术：
化学腐蚀法去除钝化层和金属化层 干法刻蚀去除钝化层
中国可靠性网
B．半破坏性的分析方法
1．内部检查
2．电学检验
3．真空烘烤 在10-5mmHg，150～250℃条件下
烘烤两小时，测量并记录由烘烤所引起漏电流 的任何变化。
由于DPA在元器件可靠性工作中的作用和地位越来 越重要，一些部门和从事重要工程研制的公司制定 出的标准，要求用于重要场合的元器件进行DPA 。
例如，美国国家航空航天管理局（NASA）在“空间 飞行项目的电气、电子和机电（EEE）元器件的管 理与控制要求”的标准中规定，在不做特殊说明 时，用于寿命保证和完成任务所必不可少或关键性 应用场合的每一批元器件类型，都应做DPA。
认定或到货验收（事前）
元器件生产厂、承担工程项目 的公司和独立实验室
失效样品（全部）
承担工程项目的公司和独立实验室 为主
合格品（抽样）
有基本要求
有具体规定
失效特征与原因的关系有时很 复杂，没有定量的判据
分析研究和经验判断
有缺陷的定量判别标准 符合性检验
电测试、形貌观察、物理测 试、应力试验、成分分析等
2.4.1 失效分析程序的步骤
步骤1：数据的收集与分析 步骤2：失效现象的观察和判定 步骤3：假定失效机理 步骤4：失效机理的认定与验证 按照失效分析程
微电子器件失效分析机理
微电子器件失效分析机理微电子器件失效分析机理微电子器件的失效是指器件在运行过程中出现故障或无法正常工作的现象。
失效分析是一种通过对失效器件进行深入分析和研究，找出失效原因的技术手段。
了解微电子器件失效的机理对于提高器件的可靠性和性能至关重要。
微电子器件的失效机理可以归纳为以下几个方面：1.电子迁移：电子迁移是指在电流通过器件时，电子会由高浓度区域向低浓度区域迁移。
长时间的电子迁移会导致金属线或晶体管的导电路径变窄，进而引起电阻增加或电流无法正常通过。
电子迁移会加速器件老化，降低器件的寿命。
2.热失效：高温环境下，器件内部的材料容易发生热膨胀、融化、结构变形等问题。
高温还会加速杂质扩散，导致器件的电性能下降。
热失效是导致器件损坏的重要原因之一。
3.光辐照：光辐照是指器件受到光的照射，光能量会激发器件内部的电子，产生额外的载流子，从而改变器件的电性能。
长时间的光辐照会使得器件的特性发生变化，甚至导致器件烧毁。
4.电压应力：过高或过低的电压都会对器件造成应力，导致器件的电性能下降或失效。
过高的电压会导致电场强度增加，引起介质击穿或漏电。
过低的电压则会导致器件无法正常工作。
5.湿气腐蚀：湿气中的水分和氧气会与器件内部的金属或半导体材料发生化学反应，导致器件腐蚀，进而引起失效。
湿气腐蚀是封装不良或外界环境湿度过高导致的常见问题。
对于微电子器件的失效分析，可以采用以下方法：1.故障分析：通过对失效器件进行外观检查、电气特性测试和物理结构分析，找出故障点所在，并进一步分析故障原因。
2.材料分析：通过对器件的材料进行化学分析和显微结构观察，确定是否存在材料缺陷或污染物，以及其对器件性能的影响。
3.应力分析：通过应力测试和有限元仿真等方法，分析器件的应力分布情况，找出由于应力导致的器件失效。
4.加速老化实验：利用高温、高湿等环境条件，加速器件老化过程，研究器件在极端环境下的失效机理。
通过对微电子器件失效机理的深入研究和分析，可以指导器件设计、制造和使用过程中的改进措施，提高器件的可靠性和性能。
器件不良分析报告
器件不良分析报告1. 引言本文旨在对某器件不良情况进行分析，并提供解决方案。
该器件是一种重要的电子元件，广泛应用于各种电子产品中。
通过对不良情况的分析，可以帮助生产厂商改进质量控制流程，提高产品质量。
2. 不良情况描述在生产过程中，我们注意到该器件的不良率出现了明显的上升趋势。
表现为以下几种常见的不良情况：1.器件失效：一些器件会在使用过程中失效，无法正常工作。
2.电性能异常：部分器件的电性能出现异常，如电压波动、电流异常等。
3.尺寸不符合要求：部分器件的尺寸与设计要求不符，导致无法正确安装或连接。
4.外观不良：器件的外观存在缺陷，如划痕、凹陷等，影响整体产品的美观度。
3. 不良分析3.1 器件失效分析经过对失效器件的分析，发现多数失效是由于电路连接问题引起的。
在生产过程中，由于工人操作疏忽或设备故障，导致电路连接不稳定，从而使器件失效。
3.2 电性能异常分析电性能异常主要是由于器件内部元器件损坏引起的。
通过仔细观察异常器件，我们发现其内部的电容器存在质量问题，导致电性能异常。
3.3 尺寸不符合要求分析尺寸不符合要求主要是由于生产过程中的机械加工问题引起的。
经过测量分析，我们发现在某个加工工序中，机械设备存在一定的偏差，导致器件尺寸不准确。
3.4 外观不良分析外观不良主要是由于器件在运输过程中受到挤压、碰撞等外力作用所致。
而在生产过程中，由于包装材料和运输方式的不恰当，导致器件外观出现不良现象。
4. 解决方案4.1 器件失效解决方案为了解决器件失效问题，我们将加强对生产工艺的控制和管理。
引入自动化设备和质量检测工具，提高电路连接的稳定性，减少因人为操作引起的失误。
4.2 电性能异常解决方案针对电性能异常问题，我们将优化元器件的选用，并增加质量检测环节，确保电容器的质量符合要求。
同时，引入自动化生产线，提高生产效率和质量稳定性。
4.3 尺寸不符合要求解决方案要解决尺寸不符合要求的问题，我们将对关键加工工序进行优化和改进，确保机械设备的准确性和稳定性。
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
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。
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
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)。
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。
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。
微电子器件的可靠性与失效分析
微电子器件的可靠性与失效分析微电子器件是当今电子产品中使用最广泛的一类器件，它们具有体积小、功耗低、性能稳定等优点，被广泛应用于计算机、通信、汽车、医疗等诸多领域。
然而，由于微电子器件的制造工艺往往采用精密加工技术，且器件本身也具有高度复杂性，因此其可靠性成为了一个重要的问题。
本文将介绍微电子器件的可靠性问题，并探究失效分析的方法。
一、微电子器件的可靠性问题所谓微电子器件的可靠性，指的是器件在正常使用条件下，能够持续地保持所要求的性能和功能的能力。
在实际中，微电子器件的可靠性常常受到以下几方面因素的影响。
1. 制造工艺的影响微电子器件的制造工艺往往采用高度精密的加工技术，涉及的制造流程十分繁复。
在制造过程中，如出现微小的工艺误差，可能就会导致器件的性能发生质的变化或失效。
2. 环境条件的影响微电子器件在使用过程中常常受到温度、湿度、振动、尘埃等环境因素的影响。
例如，当器件温度超出规定范围时，会导致器件性能发生变化，甚至失效。
3. 电子应力的影响微电子器件在工作中受到电子流及场强的影响，这些电子应力可能会导致器件内部的电路损坏或其他失效。
二、“失效分析”的意义与方法失效分析是一种通过对失效物体的系统分析，找出失效的原因、途径和机理的方法。
在微电子器件的可靠性问题中，失效分析有着重要的意义。
首先，失效分析能够帮助人们深入了解微电子器件的失效机理，从而避免去重复类似的失误。
其次，失效分析可帮助人们了解微电子器件的弱点，从而对其进行改进和优化。
最后，失效分析能够为微电子器件制造企业提供技术支持，提高产品的质量和性能。
在实际中，失效分析常常采用以下流程：1. 研究失效现象首先，需要对失效情况进行详细的研究，尤其要注意失效的具体表现、影响以及失效的范围和程度等。
同时，还要对失效可能与其它条件或因素有关的问题进行提出。
2. 收集失效物样品收集失效物的样品，并且对其进行清洗和处理，确保样品的原始状态与失效时的状态尽可能的一致。
电子器件失效分析学习心得 (5)
电子器件失效分析学习心得 (5)
电子器件失效分析学习心得
在本次电子器件失效分析学习中，我深刻感受到了对电子器件失效现象的重要性，并且学到了如何进行失效分析和问题解决步骤。
首先，我们要熟悉电子器件的工作原理，了解电子器件失效的原因，包括热效应、电压非线性效应、机械损伤等。
然后，我们要熟练使用失效分析测试仪器，完成失效分析测试，如测量电容值、导通电阻值、电气强度及耐压值等。
此外，我们还要熟悉失效分析的各种常见技术，如X射线检测、CT检测、高
速摄像机检测和火焰检测等，以及失效分析的相关理论，如热释放理论、电气仿真分析理论和热变形理论等。
此外，我们还要了解电子器件失效的处理方法，对于不可修复的失效器件，我们可以通过更换新的电子器件来进行替换，而对于可修复器件，可以根据失效分析结果，了解器件故障部位并采取相应的维修措施。
总之，电子器件失效分析是一项非常重要而又复杂的研究方向，有助于我们更全面地了解电子器件的工作原理，更准确地进行失效分析，从而指导后续的维修保养以及科学的应用。
因此，学习电子器件失效分析及问题解决等方面，将大大提升我们的知识水平，更好地把握工作时机，发挥最大的价值。
(最新整理)电子器件失效分析及可靠应用
2021/7/26
1
电子器件失效分析及可靠应 用
－硬件内部培训
2021/7/26
电子器件失效分析及可靠应用培训
2
培训内容
1 失效分析基础 2 典型失效模式（重点内容） 3 典型失效机理 4 器件失效分析流程 5 破坏性物理分析（DPA）介绍 6 静电损伤 7 CMOS集成电路的闩锁效应 8 如何和器件供应商交流失效分析
器件失效的根本原因
器件强度必须超过器件环境应力，以保证器件正 常运行。然而，强度和应力是两个随机变量，总 是存在一个应力大于强度的较小区域。在图中表 示为两个曲线交叉的区域。交叉区域越大，器件 发生失效的几率越大
2021/7/26
电子器件失效分析及可靠应用培训
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十 各类器件的失效模式、机理和可靠性应用要点
器件可靠性应用的基本方法：降额
降额（Derating):元件使用中承受的应力低于其额定值，以 达到延缓其参数退化，提高使用可靠性的目的。
额定值(Rating)：元器件允许的最大使用应力值，一般器件 手册中都有明确的规定。
应力(Stress):影响元器件失效率的电、热等负载，典型的过 应力有：温度、浪涌、ESD、噪声和辐射应力
应力比(Stress ration):元器件的工作应力与额定应力之比， 应力比又称做降额因子。
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电子器件失效分析及可靠应用培训
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十 各类器件的失效模式、机理和可靠性应用要点
降额理论
四个基本的降额方法是：
增加平均强度（该方法在尺寸和重量的增加不会引起其它问 题的情况下是很有效的）
必须符合该标准 2）它制定/7/26
电子器件失效分析及可靠应用培训
电子器件失效机制分析与预防方法
电子器件失效机制分析与预防方法电子器件是现代科技发展中不可或缺的部分，它们广泛应用于各行各业，包括通信、计算机、汽车、医疗设备等领域。
然而，由于各种原因，这些电子器件有时会出现失效现象，影响设备的正常运行。
因此，深入了解电子器件的失效机制，并采取相应的预防方法，对于确保设备的可靠性和稳定性具有重要意义。
电子器件失效的机制主要包括以下几个方面：热失效、机械失效、化学失效和电场失效。
首先，热失效是电子器件失效中较为常见的一种情况。
热失效通常发生在电子器件长时间高温工作或热冲击的环境中。
高温会加速材料的老化和退化过程，导致电子器件的性能下降甚至完全失效。
因此，合理控制设备的工作温度，采用散热措施，如散热片、散热器，以及使用具有高热稳定性的材料，是预防热失效的重要方法之一。
其次，机械失效也是电子器件失效的常见原因之一。
机械失效通常发生在设备在振动、冲击或受力过程中，导致电子器件的焊点松动、线路断裂等情况。
为了减轻机械失效的发生，我们可以通过增加结构强度、改善焊接质量、合理选择材料等方法来增强电子器件的机械稳定性，同时结构设计符合机械力学原理，确保电子器件在实际运行过程中不会受到过大的机械应力。
化学失效指的是电子器件在恶劣的化学环境中失效。
一些腐蚀性气体、酸碱液体或盐水等都可能对电子器件造成腐蚀或损坏。
为了避免化学失效，我们可以采取封装技术，如气密封或封装涂层，保护电子器件免受外部环境的侵害。
此外，选择具有良好化学稳定性的材料，如不锈钢、陶瓷等，也可以有效预防化学失效。
最后，电场失效是电子器件失效中的一种常见现象。
电场失效通常发生在高压、高电场强度的环境中，导致电子器件的电绝缘性能下降甚至失效。
为了预防电场失效，我们需要采取一些措施，如增加电介质层的厚度、改善电介质材料的质量等。
此外，合理设计电路，减少电场集中的现象，也是预防电场失效的有效方法之一。
综上所述，电子器件的失效机制有热失效、机械失效、化学失效和电场失效等。
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选型 认证
设计 应用
加工 维护
失效 分析
流程 保障
需要那些支持: 1:领导对产品质量和可靠性的高度重视 2:企业对产品质量和可靠性的持续投入 3:长期的技术积累
概念(物料)→选型认证
物料选型与认证是一项产品工程,是硬件开发活动的重要 组成部分. 物料选型影响重大
如何确定物料规格? 如何识别不同厂家的物料优劣? 如何对物料厂家进行认证? 如何监控物料厂家的质量波动? ESD等级是多少? 通过正确的选型认证来保证构成产品的物料的基本可靠性. 建立各类器件的认证规范和选型指导,提升器件选用过程 的效率和质量.
基本内容:
A:失效情况调查;
B:失效模式鉴别
C:失效特征描述
D:假设失效机理
E:证实失效机理
F:提出纠正措施和新失效因素
二:典型失效模式
失效模式:器件失效后表现出来的宏观现象和特征,它不 需要解剖器件即可获得. 主要有: 1:开路 2:短路 3:功能丧失 4:功能退化:如漏电流增加,耐压劣化,参数漂移 5:重测合格 6:结构不良
供应商质量控制的方面; 2: 产品开发中的可靠性设计流程,在产品开发过程中保证上
文提到的14种方法的使用以及明确评审要求,通过可靠性 设计来保证产品的可靠性;
3: 生产可靠性控制流程(包括ESD 、 MSD和焊点可靠性管
控程序); 4: FRACAS流程,通过对故障数据的分析处理,找出异常问题,
启动根本原因分析,找到解决措施和预防措施,是所有问题 都能够闭环,以保证产品的可靠性.
开发测试→设计应用
1: 可靠性预计
常
2: FMEA
用
3: 可靠性指标论证、分配与冗余设计 4: 电应力防护设计
可
5: ESD防护设计
靠
6: 容差分析
性
7: 降额设计
设
8: 升额设计
计
9: 热分析和设计
14
10: 信号完整性分析 11: EMC设计
种
12: 安全设计
方
13: 环境适应性设计
法
14: 寿命与可维护性设计
目录
一: 失效分析基础 二: 典型失效模式 三: 典型失效机理 四: 器件失效分析流程 五: 破坏性物理分析介绍 六: 静电损坏 七: CMOS集成电路的闩锁效应 八: 如何和器件供应商交流失效分析 九: 典型失效分析案例 十: 各类器件的失效模式、机理和可靠应用要点
一: 失效分析基础
发展:评价可靠性→提高可靠性→可靠性预计/改进
C:表面退化
D:金属化退化
E:氧化层缺陷 F:键合缺陷
G:封装失效
H:应用失效
根据失效机理,可以判断导致器件失效的根本原因,进而
提出相应改进措施.
四:失效分析程序
1:解剖前的过程
失效情况调查,总结失效数据 测试(功能测试,I-V曲线测试 模拟实验
外观镜检
调查失效环境,器件使用过程信息,器件失效率, 器件失效的异常行为,异常现象
失效分析和失效机理成为可靠性研究重点.
器件失效分析:对失效器件进行的分析,从材料、结构、设计、 制造工艺和使用的方面,通过物理、化学的分析方法来确定 失效模式,分析失效机理,定位失效原因,判断失效性质.
目的:不仅仅是传统的失效模式和机理的分析,而是根本原因 分析,找出根本原因,提高改进措施,解决问题,更重要的是提 出预防措施,在新产品开发中避免类似的问题发生.
电子器件失效分析
史磊芳 2007/06/06
电子可靠性工程概述
重要原因:产品的质量和可靠性差,国内电子产品和国 外领先企业的差距已经不是功能、性能的差距,而是质量和 可靠性上的差距.
质量和可靠性差主要原因:设计水平低,缺乏硬件应用经 验,缺乏电子可靠性系统工程方法.
提高产品可靠性重点:降低器件失效率及器件失效造成 的影响.
I-V曲线测试和分析
2:解剖方法
目的:为了对元器件内部进行仔细检查和测试
注意: 封装特点制定出开封方案,避免损伤器件内部结构和破
坏失效部位.
3:解剖后分析过程
过程: A:光学显微镜检查 B:电分析 C:扫描电镜分析 D:器件剖面分析 E:材料成分分析 F:模拟试验分析,用良品进行模拟试验,判断失效原因.
单板上测试器件功能是否正常, 搭建应用电路测试器件功能.
测试正常的器件,进行模拟实验,确定是否 使用问题如偏置不当,外围电路错误等
检测镀层质量,引脚的锈蚀情况及根部和密封处 的机械损伤和密封线质量,外观标示.
X-RAY检测
检测内部结构及金属多余物
超声扫描
检测潮气引起的塑封器件的内部分层
失效模式分类
进行失效模式分类,如开路,短路,参数退化等
根据业界的分析，60％以上的生产故障是由于器件失效引起的， 70％以上的市场返修也是因为器件失效引起的，而大多数公司对此却 没有采用系统化的电子可靠性工程方法来解决，导致效率较低，产品 质量可靠性不高。
产品生命周期中的电子可靠性工程
概念
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ开发测试
试产验证
器件选用 (器件搜索, 认证,选型)
电子可靠应用 (WCCA,热设计, 对开发测试 ESD/EOS防护 中出现的器件
思路:正向和逆向分析
正向分析:从器件的失效模式和机理中推测器件的主要失效原因 逆向分析:从检视器件应用是否正确角度分析. 注意:多个角度验证,避免出现错误结论.(青蛙听力测试)
三:典型失效机理
失效机理:指由于物理、化学、机械、电、人等原因引起产品 失效的机理.(产品包括大的系统到器件、部件、材料)
半导体器件失效机理:导致器件失效的物理、化学变化过程, 如介质击穿、金属合金引起的键合点抬起、钠离子沾污导 致的PN结劣化、闩琐效应引起的烧毁等.
主要表现有:
A:设计缺陷
B:内部退化
设计等) 进行失效分析
对试产和 可靠性增 长试验中 出现的器 件进行失 效分析
生产
市场
生产可靠性 (ESD,MSD, 可加工性)
对市场返修 单板失效器 件进行分析
电子可靠性工程平台
生产器件 失效分析
失效案例库
电子可靠性工程流程体系
电子可靠性工程主要内容
电子可靠性工程主要包括器件选型认证、可靠性设计技术、生 产和维护、失效分析和流程保障五大法宝 .
试产验证/生产→加工维护/失效分析
影响可靠性的最主要的因素:ESD 、 MSD和焊点可靠性
产品线的ESD控制水平是多少? MSD控制可以达到几级潮湿敏感器件? 影响焊点可靠性的最主要因素是怎么控制的?等等. 建立或者完善内部规范和操作指导书.
市场→流程保障
可靠性保障流程主要有四个方面: 1: 选用可靠物料流程,包括物料选型,物料认证,供应商认证,