超声扫描显微镜-三极管内部失效分析
（新编）三极管失效
三极管失效机理 (2009-08-13 16:00)分类：照明知识失效模式节能灯损坏、寿命短的主要原因是大功率开关三极管的失效。
通过对失效功率管的解剖分析，绝大多数失效管属发射结烧毁短路。
用显微镜观察解剖的失效管子时，可以见到在发射区焊位附近有明显的烧毁发黑斑点（参见图1）。
这是典型的烧毁现象。
三极管工作时，由于电流热效应，会消耗一定的功率，这就是耗散功率。
耗散功率主要由集电极耗散功率组成：PT≈VceIc即PT≈PCM 我们知道，三极管的工作电流受温度的影响很大。
PN结的正向电流与温度的关系为：I∝e－(Eg－qV)/kT 当三极管工作时，耗散功率转化为热，使集电结结温升高，集电结结电流进一步加大，会造成恶性循环使管子烧毁。
这种情况叫热击穿。
使管子不发生热击穿的最高工作温度定义为最高结温。
硅材料PN结的最高结温是： Tjm=6400/(10.45＋lnρ) 另一种情况，当管子未达到最高结温时，或者未超过最大耗散功率时，由于材料的缺陷和工艺的不均匀性，以及结构原因造成的发射区电流加紧效应，使得三极管的工作电流分布不均匀。
当电流分布集中在某一点时，该点的功耗增加，引起局部温度增高，温度的增高反过来又使得该处的电流进一步增大，从而形成“过热点”，其温度若超过金属电极与半导体的共熔点，造成三极管烧毁。
另一方面，局部的温升和大电流密度会引起局部的雪崩（击穿），此时的局部大电流能使管子烧通，使击穿电压急剧降低，电流上升，最后导致管子烧毁。
这种情况就是所谓的二次击穿。
三极管二次击穿的特性曲线如图2所示[1]。
二次击穿是功率管失效的重要原因。
为保证管子正常工作，提出了安全工作区SOA的概念。
SOA示意图如图3所示，它由集电极最大电流Icm线、击穿电压BVceo线、集电极最大耗散功率Pcm线和二次击穿功耗Psb线组成。
由于使用时工作电流和最大电压的设计都不会超过管子的额定值，因此，正常情况下，集电极耗散功率和二次击穿特性就是造成管子失效烧毁的主要因素。
三极管的损坏机理分析
三极管的损坏机理分析半导体三极管的损坏[摘要]三极管的损坏, 主要是指其PN结的损坏。
按照三极管工作状态的不同, 造成三极管损坏的具体情况是: 工作于正向偏置的PN 结, 一般为过流损坏, 不会发生击穿; 而工作于反向偏置的PN 结, 当反偏电压过高时, 将会使PN 结因过压而击穿。
[关键词]三极管; 击穿; 偏置NPN型三极管I CI E半导体三极管在工作时，电压过高、电流过大都会令其损坏。
在课堂上我们了解到，其实三极管被击穿还不至于到损坏，但其击穿后功率过大、温度过高会令三极管烧坏。
下面，我们将对每一种可能的情况进行探讨、浅析。
从半导体三极管的内部结构来看, 它相当于两个背靠背的PN 结(即发射结和集电结)。
这两个PN结, 对于PN P 型三极管来讲, 相当于两只负极在一起的二极管, 如图1 所示; 对于N PN 型三极管来讲, 相当于两只正极在一起的二极管, 如图2 所示。
SJTU图1PN P 型三相管图2N PN 型三相管而其实三极管的损坏，一般是由于二极管的PN结损坏构成的。
在不同的工作状态下, 发生损坏的情况与这两个PN 结的偏置情况有关。
总的来讲, 工作于正向偏置的PN 结, 当通过的电流过大时, 将会使它的功率损耗过大而烧坏, 但由于正向偏置的PN 结两端电压很低(锗PN 结约为0. 2V 左右, 硅PN结约为0. 7V 左右) , 故此时不会使PN 结发生击穿; 而工作于反向偏置的PN 结, 当反偏电压过高时, 将会使PN 结击穿, 如击穿后又未限制流过它的反向击穿电流, 将会使击穿成为永久性的、不可逆的击穿, 从而造成其彻底损坏。
在这里，我们先介绍一下三极管的各种参数:主要了解三极管的3个极限参数：Icm、BVceo、Pcm即可满足95%以上的使用需要。
1. Icm是集电极最大允许电流。
三极管工作时当它的集电极电流超过一定数值时，它的电流放大系数β将下降。
为此规定三极管的电流放大系数β变化不超过允许值时的集电极最大电流称为ICM。
失效分析项目
失效分析项目
项目参考标准检测目的
光学显微镜检测
观察样品外观，表面形状、芯片裂缝、沾污、划伤、
氧化层缺陷及金属层腐蚀等，测量尺寸及观察功能。
X-RAY检测观察焊线，装片，空洞等
*超声波扫描显微镜
检测
JEDEC J-STD-035-1999 用来检测界面分层，塑封体的空洞、芯片裂缝等JUNO测试机检测
二、三极管；数字晶体管；稳压管等半导体器件的电
性测试
*半导体特性图示仪
检测GB/T 13973-2012
确认失效模式和失效管脚定位，识别部分失效机理，
与失效管与与同批次好品曲线有任何差异需要引起
注意。
封装级定位（TDR）检测TDR是通过测量反射波的电压幅度,从而计算出阻抗的变化; 同时,只要测量出反射点到发射点的时间值,就可计算出传输路径中阻抗变化点的位置。
主要用来失效点定位、阻抗测量、OS测试等等。
封装开封检测
LASER开封：用来减薄塑封体的厚度、保留管脚
手工开封：用湿法开帽暴露内部芯片、内引线和压区芯片探针台检测探针测试芯片，观察芯片的电参数或特性曲线
封装弹坑测试去除焊线及压区金属层，观察压区情况
封装截面分析检测-离子研磨系统对样品截取适当的观察面观察焊点结合情况，分层，void等
扫描式电子显微镜检测JY-T 010-1996
观察芯片表面金属引线的短路、开路、电迁移、氧化
层的针孔和受腐蚀的情况，还可用来观察硅片的层
错、位错及作为图形线条的尺寸测量等。
EDX确认样品表面成分。
芯片去层（RIE）检测主要用于解决芯片多层结构下层的可观察性和可测试性。
晶圆封装失效分析项目
失效分析项目
项目参考标准检测目的
光学显微镜检测
观察样品外观，表面形状、芯片裂缝、沾污、划伤、
氧化层缺陷及金属层腐蚀等，测量尺寸及观察功能。
X-RAY检测观察焊线，装片，空洞等
*超声波扫描显微镜
检测
JEDEC J-STD-035-1999 用来检测界面分层，塑封体的空洞、芯片裂缝等JUNO测试机检测
二、三极管；数字晶体管；稳压管等半导体器件的电
性测试
*半导体特性图示仪
检测GB/T 13973-2012
确认失效模式和失效管脚定位，识别部分失效机理，
与失效管与与同批次好品曲线有任何差异需要引起
注意。
封装级定位（TDR）检测TDR是通过测量反射波的电压幅度,从而计算出阻抗的变化; 同时,只要测量出反射点到发射点的时间值,就可计算出传输路径中阻抗变化点的位置。
主要用来失效点定位、阻抗测量、OS测试等等。
封装开封检测
LASER开封：用来减薄塑封体的厚度、保留管脚
手工开封：用湿法开帽暴露内部芯片、内引线和压区芯片探针台检测探针测试芯片，观察芯片的电参数或特性曲线
封装弹坑测试去除焊线及压区金属层，观察压区情况
封装截面分析检测-离子研磨系统对样品截取适当的观察面观察焊点结合情况，分层，void等
扫描式电子显微镜检测JY-T 010-1996
观察芯片表面金属引线的短路、开路、电迁移、氧化
层的针孔和受腐蚀的情况，还可用来观察硅片的层
错、位错及作为图形线条的尺寸测量等。
EDX确认样品表面成分。
芯片去层（RIE）检测主要用于解决芯片多层结构下层的可观察性和可测试性。
失效分析技术在开关电源质量鉴定中的应用
ＣＬ Ｃ ｎ ｕ ｍｂ ｅ ｒ ： Ｔ Ｎ ８ ６
Ｄ ｏ ｃ ｕ ｍｅ ｎ ｔ ｃ ｏ ｄ ｅ ： Ｂ
Ａｒ ｔ ｉ ｃ ｌ ｅ Ｉ Ｄ： １ ０ ｏ ３ — ０ １ ０ ７ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ２ 一 Ｏ ０ １ ７ — １ ６
１背景技术
失效 分析常 借助 电学分析 及物性 分析 手段进 行失 效点定位查找及失效机理分析 。 针对集成 电路芯 片以及
对送检样 品 Ｐ Ｃ Ｂ Ａ组件进行外观检查 ， 未发现 电路
板及其元器件有击穿 、 破损等异常现象 。
一
片能输 出脉宽调制信 号（ Ｐ Ｍ 的电源管理芯片。 该文从 电学 分析角度和物性分析手段对 电源电路板
进行失效分 析 ， 分析发现元件 ｕ ２ 以及三极 管 Ｑ １ 电学功 能正常 ， 但 ｕ ２ 及Ｑ １内部芯 片与塑封料界 面
有分层现象 。
关键词 ： 开关电源 ； 脉宽调制信号 ； 分层
号； 物性分 析手 段 ， 常 用 的非破 坏性 的有 ｘ — ｒ ａ ｙ 透 视及
超声波扫描显微技术 。 破 坏性物理分析常用手段有化学 开封技术（ Ｄ ｅ — ｃ ａ ｐ ） ， 扫描 电子显微镜 内部 观察 ， 金相切 片
分析等手段 。本文借助 上述先进 的技术 手段 ， 逐步失 效 定位 ， 然后分析其失效 机理 。上述分析 手段可进行 电路 板级 和芯片级失效分析 ， 高效 、 实用地应用 于各类 电子 、 电气产品 的质量鉴定 。
Ｌ ｉ ｕ Ｃ ｏ ｎ ｇ － ｊ ｉ ａ ｎ （ Ｆ Ａ Ｌ Ａ Ｂ Ｊ ｕ ｄ ｉ ｃ ｉ ａ ｌ ｉ ｄ ｅ ｎ ｔ ｉ ｉ ｆ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｃ ｅ ｎ ｔ ｅ ｒ ， Ｊ ｉ ａ ｎ ｇ ｓ ｕ Ｓ ｕ ｚ ｈ ｏ ｕ ２ １ ５ ０ ２ ４ ）
半导体器件键合失效模式及机理分析
半导体器件键合失效模式及机理分析范士海【摘要】This paper analyzed the effect of non-proper wire bonding process and packaging process on wire bonding failure by typical FA cases.Through detailed analysis of influential factors of wire bonding process parameter and environmental factors of packaging,and the summary of failure mode of wire bonding,the intrinsic failure mechanism of wire bonding caused by non-proper wire bonding process and packaging process is posed,and the using measures to control devices with defects are proposed,too.%本文通过对典型案例的介绍,分析了键合工艺不当,以及器件封装因素对器件键合失效造成的影响.通过对键合工艺参数以及封装环境因素影响的分析,以及对各种失效模式总结,阐述了键合工艺不当及封装不良,造成键合本质失效的机理;并提出了控制有缺陷器件装机使用的措施.【期刊名称】《环境技术》【年(卷),期】2018(000)003【总页数】9页(P54-61,65)【关键词】键合工艺;半导体器件;键合失效;本质失效【作者】范士海【作者单位】航天科工防御技术研究试验中心,北京 100854【正文语种】中文【中图分类】TN405.96引言半导体封装内部芯片和外部管脚以及芯片之间的连接起着确立芯片和外部的电气连接的重要作用。
集成电路器件的检测与失效分析
集成电路器件的检测与失效分析摘要:集成电路产业是现代电子信息产业的基础和核心。
随着全球信息化、网络化和数字经济的迅速发展，集成电路产业在国民经济中的地位越来越重要，已成为支撑中国发展的战略物资，是国家实力竞争的战略制高点。
它以无穷的变革创新和极强的渗透力，推动着信息产业的快速发展。
集成电路行业中上游的对外依赖度长期居高。
本文主要就集成电路器件的检测与失效进行了分析。
关键词：集成电路器件；检测；失效引言各行各业的发展已经离不开集成电路的支持，而时代也朝着信息化的方向发展，随着集成电路的不断创新，其稳定性也应当随之不断上升，因此加强对集成电路的检测具有重要意义，对其失效分析流程的掌握具有重要作用。
1集成电路检测的特点在检测集成电路的失效情况前，首先要了解集成电路的内部组成结构，基本电路的走向也需要工作人员有效掌握，包括引线引脚走向、引脚波形状态等等，同时也需要确定各项参数，防止引发各项引脚短路等情况。
在采用示波器测试波形或者带电测量集成电路时，要避免出现短路的情况，采取规范化的操作方式测量外围电路。
而在测试过程中则要保证各个焊点的牢固性，切记不可出现虚焊的情况。
而在焊接过程中所采取的方法，务必要科学准确，以此完成内热式烙铁。
完成焊接作业以后，要在相应的条件下才可通电测试，首先要保证焊接牢固且没有短路的情况，才可以通电。
在应用接地设备测试时必须要有无隔离变压器。
在具体测试集成电路过程中，工作人员并不了解设备的实际性质，如果不采取正确方式，电路很容易出现短路，导致其他器件受到影响。
而对于电烙铁，则需要采取绝缘操作法，切记不可带电完成操作，要确保电烙铁的绝缘性。
尤其是MOS电路焊接，工作人员一定要按照流程标准开展焊接作业。
如果集成电路出现损坏，也要结合具体情况给出结论。
这主要是由于集成电路在常态下处于耦合状态，如果各个电路发生改变，这种结果也会发生改变，但电路实际可能没受到影响。
同时也要关注电路的实际散热情况，掌握散热器的运行情况。
声学扫描显微镜在塑封器件失效分析中的应用
2020.16测试工具声学扫描显微镜在塑封器件失效分析中的应用陈美静，赵海龙，黄杰(中国电子科技集团公司第十三研究所,河北石家庄，050000)摘要：为了适应高可靠性领域的要求，本文重点介绍了声学扫描显微镜的工作原理。
同时，用声学扫描检测技术对经历温循后失效的某型号塑封稳压器进行了无损失效分析,准确而高效地找到了失效部位和失效原因。
关键词:塑封器件；声学扫描显微镜；失效分析Application of acoustic seanning microscope in failure analysis ofplastic packaging devicesChen Meijing,Zhao Hailong,Huang Jie(The13th Research Institute of China Electronics Technology Group Corporation,ShijiazhuangHebei,050000)Abstract订n order to meet the requirements of high reliability,this paper mainly introduces the working principle of acoustic scanning microscope.At the same time,the acoustic scanning technology was used to analyze the failure of a certain type of plastic sealed pressurizer after temperature cycling,and the failure location and failure reason were found accurately and efficiently.Keywords:plastic packaging device;acoustic scanning microscope;failure analysis0引言塑封器件(PEMs)是指用树脂类聚合物材料封装而成的半导体器件，具有成本低、重量轻、尺寸小以及机械坚固性好等优点。
扫描电镜系统辅助设备的故障分析及维护保养
理圯韹騸-S B理分冊_____________PTCA (PARTA:PHYS.TEST.)_____________?■验设答及应用lX)I:10.11973/lhjy-wl202102013扫描电镜系统辅助设备的故障分析及维护保养孙秋香，卢慧粉，宋庆军，宋鹏(济宁半导体及显示产品质量监督检验中心，济宁272000)摘要:介绍了扫描电镜系统的各辅助设备常见的故障及解决办法。
检验管理人员做好各辅助 设备的维护保养，了解各设备的故障点.能够快速、低成本地解决故障问题，有效保障测试工作的正 常进行。
关键词:扫描电镜；辅助设备；故障分析；维护保养中图分类号:TH89 文献标志码：A 文章编号：1001-4012(2021)02-0054-03Fault Analysis and Maintenance of Auxiliary Equipment in ScanningElectron Microscopy SystemSlIN Qiuxiang. LU Huifen. SONG Qingjun. SONG Peng(Jining Center for Quality Supervision and Inspection of Semiconductor Display Products, Jining 272000, China)Abstract：The common faults and solutions of the auxiliary equipment of scanning electron microscopy system were introduced. The inspection management personnel shall do a good job in the maintenance of auxiliary equipment, understand the fault points of each equipment, can quickly solve the fault problems with low cost, and effectively ensure the normal operation of the test work.Keywords：scanning electron microscopy；auxiliary equipment；fault analysis；maintenance扫描电镜分析是现代分析测试技术中较为常用 的分析手段，用于研究各种材料的微观形貌w。
半导体三极管的失效分析与可靠性研究
图１ 开封芯片表面表１ 三极管性能测试数据图２ 焊接不良示意图鱼尾也出现过断线，如图3所示，CT扫描发现管脚鱼尾不良，出现断点。
断点处与焊盘有轻微接触，导致故障不稳定，在使用中长期通电出现开路。
图３ 鱼尾断线ＣＴ扫描图如图4所示，底板不平，底板四周出现高度差，导图４ 鱼尾断线示意图鱼尾断线的不良原因为底板有硅碎，或在拆卸重新安装后未做水平高度差检测，导致底板不平，劈刀切线时，管脚呈悬空状态，管脚上下摆动，拉扯铜线，最终导致鱼尾断线。
１．１．４ 虚焊故障模拟验证制作一颗硅碎，如图5所示，大概整颗芯片的1/3大小放在底板对应的基岛位置下面，将已上芯的产品拉到底板下，开始焊接，共计实验5颗。
当焊接到此颗芯图５ 焊接故障模拟图综合以上分析，确认此次不良的根本原因为生产期间偶然有硅碎随着机器的振动移动到底板下，造成基岛不平，铜线焊接时焊接能量损失，导致产品焊球焊接不图６ Ｘ光透视图图８ 塌丝故障分析鱼骨图３．２．２ 出料盒改善焊线机料盒出料口处加装挡块，具体见图9，防止机器振动使框架从料盒振出压塌已焊线产品造成塌线。
图９ 增加挡板３．２．３ 包封台优化改善针对包封工序人为调整料片方法不规范，造成产品塌线的现象，将原来的凸台设计改为凹台设计，见图10，在四周增加挡边定位，防止料片移动，无需手动对料片位置进行调整，避免人为调整料片造成塌线。
图１０ 料片定位改为凹台３．２．４ 检验方法优化针对产品检验时易受干扰导致塌线的情况更改检验方法，见图11，由之前取下料片在放大镜下检查改为在设备显示器上检查焊球和鱼尾，用设备显微镜检查线弧形状，减少人为干涉产品，预防塌丝。
QC检验频率：图１１ 显微镜检查３．２．５ 人为调整专项打包针对产品包封前受人为干扰产品存在塌线风险的可能，将焊线工序、包封工位所有人为干预过的料片统一装入蓝色料盒，包封后再对其进行X-ray全检确认，将异常品剔除。
4 失效整改总结及意义三极管失效是厂家本身产品生产过程及筛选不良导致实际应用中出现故障。
三极管静电的失效分析
三极管静电的失效分析
三极管静电失效一般是指三极管受到静电放电而发生损坏。
常见的原因包括：
1. 不当的手工操作：比如未接地处理，手部带有静电等。
2. 人为原因：比如未正确使用ESD保护器件等。
3. 应力环境下的电子组件：比如在过度压力或过度弯曲的环境下使用三极管，容易产生静电放电导致失效。
4. 电路设计问题：比如设计不当，没有考虑到三极管的静电失效问题，或未充分使用静电保护电路等。
静电失效对三极管的损坏方式多种多样，包括栅、源、漏极等电路损坏，以及可能导致三极管永久性损坏等。
为了避免三极管静电失效，可以采取以下措施：
1. 使用ESD保护器件或其他静电保护措施，减少静电放电的影响。
2. 对于手动操作，应注意接地处理，尽量避免手部带有静电。
3. 在电路设计时，应合理使用静电保护措施。
4. 对于容易受到应力环境的三极管电路，应注意避免过度应力造成的损坏。
扫描电镜无图像故障的分析及处理
仪器 ，２ ０ ，（ ）： ８ ４ ０２ ２ ４－ ９ ５Ｃ． 奥脱莱 【 】 扫描 电子显微镜 【 ，北京 ： Ｗ． 英 ． Ｍ】 机械工
业 出 版社 ，１８ ９３ ６刘 永 康 等 ． 子探 针 ｘ 射 线 显 微 分 析 ［ ，北京 ： 学 出 电 Ｍ］ 科
版社 ，１７ ９３
之后的电路没有问题 ，问题存在于前置放大器之前
技文 献 出版 社 ， １９ ９４
供 电电压 是 否 存在 ，本例 中在 分析 Ｐ ＭＯ．ＭＲ 电 Ｐ
路 无 输 出时 ，首 先 确 认 电源 是否 存 在 。 因 为 ，缺
少 线路 图 ，暂无法 找 到 电源 单元 ，就在 Ｐ ＭＯ．ＭＲ Ｐ
电路 板上 找到 电源 输入 端 ，引 出导 线进 行检 测确认
国卫 生 检 验 杂 志 ，２ ０ ，１ （ ）： ０ ８ ０ ６ ６ ８ １ １
离 子体质谱法 ［ ］ Ｓ ，ＧＢ Ｔ ２ ３ ４２ ０ ，北 京 ：中国标 准 ／ ３ ７—０９
出版 社 ，２ ０ ０９
４中华人民共和国国家标准 ． 面制食品中铝 的测定 ［】 Ｂ Ｓ ，Ｇ ／
Ｔ５ ０ ．８—０ ３ ０ ９１２２ ０ ，北 京 ：中 国标 准 出 版社 ，２ ０ ０３
２中华人 民共和国国家标准 ． 饮用天然矿泉水检验方法 【］ Ｓ，
Ｇ ／ ５ ８２ ０ ，北 京 ：中国 标 准 出 版社 ，２ ０ Ｂ Ｔ８ ３ ・０ ８ ０９
５中华人 民共和 国国家标 准 ． 淀粉 制品卫 生标准 ［ 】 Ｓ ，ＧＢ
２ １－０ ３ ７ ３２ ０ ，北 京 ：中国 标 准 出 版社 ，２ ０ ０４
３ ４ 由于缺 少 资料 ，不得 不 测绘 电路 图 ，本 例 中 ． 首 先把一 些重 要 的元 件如 三极 管 、 变压器 、 电器 、 继
半导体三极管的失效分析与可靠性研究
半导体三极管的失效分析与可靠性研究半导体三极管是一种重要的电子元器件，广泛应用于电子设备中。
然而，由于工作环境的恶劣，使用寿命的限制以及制造过程中的缺陷等原因，三极管会存在失效的可能性。
因此，进行失效分析和可靠性研究对于提高三极管的可靠性和延长使用寿命至关重要。
失效分析主要包括两个方面：失效模式和失效机理。
失效模式是指三极管在失效前的行为特征和表现方式。
常见的失效模式有漏电流增加、截止频率下降、增益减小、噪声增大以及短路等。
通过对失效模式的研究和识别，可以根据不同模式采取相应的维修措施，提高维修效率。
失效机理是指导致失效的物理或化学原因。
典型的失效机理有热失效、应力失效和化学失效等。
热失效是指由于过高的温度导致晶体管内部结构的破坏，其中包括热应力、金属迁移、电迁移等现象。
应力失效是指由于外部的机械或热应力导致三极管失效，例如机械应力振动、热膨胀等。
化学失效是指介质的腐蚀或污染引起的失效，例如接触剂的硫化或污染。
在可靠性研究方面，主要包括可靠性分析和可靠性设计。
可靠性分析是通过对三极管失效数据的收集和分析，建立合适的可靠性模型，预测和评估三极管的可靠性。
常用的可靠性分析方法有故障模式与影响分析（FMEA）和可靠性块图分析等。
通过对失效数据的统计和分析，可以确定故障率、平均时间到故障（MTTF）等可靠性指标，并提出改善措施。
可靠性设计是通过在设计和制造过程中考虑可靠性要求，提高三极管的可靠性。
其中包括材料选择、工艺控制、可靠性设计规范的应用等。
通过在设计阶段就考虑可靠性要求，可以降低三极管的失效概率，提高产品的可靠性。
总之，半导体三极管的失效分析和可靠性研究是提高产品质量和可靠性的重要手段。
通过深入研究失效模式和失效机理，可以识别失效原因，并采取相应的维修措施。
同时，可靠性研究可以通过统计和分析数据，提出改善措施，从而提高三极管的可靠性和延长使用寿命。
这对于电子设备的正常运行和维护具有重要意义。
大功率三极管缓慢失效的原因分析
电路中其他部分受到本身或外来尖脉冲的干扰，因此很可能 Ⅲ为同型号不同批次的三极管）。对同一台故障产品用Ⅰ、Ⅱ
造成电路在浪涌的一瞬间被烧坏，如 PN 结、电容击穿和电 批次三极管可以单只启动，而Ⅲ批次无法单只启动。对比 3
阻烧断等。浪涌包括浪涌电压和浪涌电流，产生的原因是电 种三极管在通电瞬间的波形可以看出冲击的实际存在，它清
1 电路简介
1.1 电路构成
该产品为可调的开关型稳压电源，开关频率由控制电 路的脉宽调制器提供，为确保功率级的功率输出，该产品 的开关电路由 3 只参数接近的三极管并联构成，任何一只 三极管 C、E 级损坏（短路）都会出现无输出的故障，体现 在电路中过压保护功能启动。为便于说明，该文对其中的 一路进行描述，R2 为基极偏置电阻，R1 为基极电阻，BG1 为具有开关功能的三极管，R4 为发射极电阻，BG2 为保护 二极管。开关电路简化图如图 1 所示。
1.2 原理概述
当图 1 的脉冲输入电压为高电平时，三极管 BG1 饱和 导通，集电极和发射极导通，相当于开关闭合，集电极电 压 UC 通过此开关从发射极输出高电平，为后续的直流电 压提供充电能量。反之，当脉冲输入电压为低电平时，三 极管 BG1 截止，集电极和发射极截止，相当于开关断开， 发射极输出为低电平，充电后的电容放电，输出、输入频 率和占空比一致，维持输出直流电压的连续性，保证最后 的直流电源平滑、稳定 [1]。
关键词 ：三极管 ；失效 ；级间电压 ；浪涌 ；稳态 ；瞬态
中图分类号 ：TN 32
文献标志码 ：A
某电源产品在使用一段时间后部分大功率三极管 （3DK115G）失效，与其相关的器件没有损坏，更换后仍 有部分产品在使用一段时间后失效。可以明显感到这种失 效是一种缓慢失效，使该产品的可靠性变差，造成用户的 不满，因此找出这种大功率三极管缓慢失效的原因至关重 要。下面将对该电源产品的故障进行分析并确定排除故障 的方法，以提高大功率三极管的使用寿命，解决产品返修 率高的技术难题。
PCB设计常见的失效分析手段
PCB设计常见的失效分析手段在失效分析过程中，往往需要借助多种失效分析手段综合分析，方能得到可靠的分析结论。
而在分析前，需理解各分析手段的原理，充分了解其能力，并依据相关测试方法和标准进行测试分析，常用的测试分析标准包括IPC-TM-650、GJB360B、QJ832B 和JESD22等。
以下介绍常见的失效分析手段：SEM">SEM即扫描电子显微镜（Scanning Electron Microscope），EDS即X射线能谱分析仪（Energy Dispersive Spectrometer），两者是业内最常见的联用设备，能够观察样品表面的微观形貌，并进行微区成分分析。
扫描电子显微镜由其电子枪的不同，分为钨灯丝、热场和冷场电镜，不同的电镜之间，其放大倍率和分辨率均有区别，场发射电镜往往放大数十万倍也毫不费力，分辨率接近1nm。
SEM主要是通过聚焦高能电子束轰击扫描样品表面，被激发的区域将产生各种信号，如二次电子、背散射电子和特征X射线等，不同的信号被不同的探头接收从而得到试样的各类信息，其中二次电子主要反映形貌特征，背散射电子主要反映元素特征，而特征X射线信号则被能谱仪接收，通过计算机内部的计算，实现微区成份分析。
为了得到稳定的图像，要求样品表面要导电，不导电样品则采用喷镀碳膜、铂膜等方式使其导电。
在PCB/PCBA失效分析应用方面，SEM主要应用于PCB/PCBA表面形貌的观察，通过形貌特征判断问题点和失效机理，比如焊点合金层（IMC）形貌、沉金镍腐蚀、干膜浮起、铜面微蚀形貌等。
在分析SEM">⑴与光学显微镜不同，SEM输出的是电子像，只有黑白两色，那么在有些情况下光学显微镜可以轻易观察到的问题，在SEM图像上却“隐藏”了起来，比如说金面氧化、镀层凹坑和锡面发黄等；这些样品在进样前需对缺陷位置作特殊标识，必要时用光学显微镜拍的图像作位置比对；。
扫描电镜在显示器件失效模式分析中的应用
扫描电镜在显示器件失效模式分析中的应用文章介绍了扫描电子显微镜的发展历程，镜筒构造以及成像原理，阐述了扫描电镜在显示器件失效模式分析中对于亮暗点、腐蚀等的真实原因的观察应用。
标签：扫描电镜；镜筒；显示器件；失效模式；像素驱动；一、引言随着科学技术的发展，扫描电子显微镜的应用越来越广泛，对新材料的研发尤其是纳米材料的发展起到了巨大的推动作用[1].从1926年电子波动性的发现给提供人们灵感，可以利用电子束代替可见光来照明试样制作电子显微镜，到1966年JEOL公司研制出第一台商用扫描电镜JSM-1，再到2013年FEI推出热场扫描电镜Verios XHR SEM，其中30kV时STEM 分辨率≤0.6nm[2]，微观分析工具的日益更新，扫描电镜的迅速发展，促使显示面板失效分析更加的精细化。
二、扫描电镜成像原理2.1、镜筒：镜筒包括电子枪、聚光镜、物镜及扫描系统，其作用是产生很细的电子束（直径约几纳米），并且使该电子束在样品表面进行扫描[3]，同时激发出各种信号（如图1）。
2.2、成像原理：电子束从顶部的电子枪阴极发射出来，在加速电位的作用下，电子束斑经三个电磁透镜聚焦后汇聚成-束很细的电子探针到达试样表面。
入射电子束在上方扫描线圈的驱动下，能在试样表面作有序的光栅扫描。
由于高能电子束入射到试样后在试样表面会激发出二次电子、背散射电子，X射线等多种信息，这些信息由相应的探测器检测，经放大后传送到显示屏上来调制显示屏的亮度。
扫描电镜就是采用这种逐行扫描、逐点成像的方法把试样表面的不同信息特征按顺序依次成比例地转换成视频信号，从而使观察者能在显示屏上观察到与样品表面相对应的经过放大后的微观形貌图像[2]。
三、扫描电镜在显示器件中的应用显示器件在出品前会进行通电测试检测，造成失效的常见原因主要有亮暗点、亮暗线及腐蚀等。
通过对显示器件拆解分析，在光学显微镜下观察失效的位置，制成小样品后在扫描电镜中观察，可以找出失效模式的真实原因，在生产过程中进行规避。
超声扫描显微镜检查在倒装器件检测中的应用
超声扫描显微镜检查在倒装器件检测中的应用潘凌宇;张吉;杨城;马清桃;王伯淳【摘要】随着倒装器件在型号产品中使用越来越广泛，倒装器件在使用过程中也暴露出一些问题，如底充胶分层、焊点空洞以及裂纹等，这些缺陷均能导致倒装器件失效。
总结了几种倒装器件超声扫描的缺陷，重点对底充胶以及焊点进行分析。
同时，论述了倒装器件超声检测中内部界面缺陷的辨别以及原理。
%With the widespread use of the lfip-chip devices in production, the lfip-chip device in using also exposed some problems. For example, the lfip-chip device has delamination in underifll and voids or cracks in solder bumps, etc. All of those defects could cause the lfip-chip device failure. The paper collected the some SAM defects of lfip-chip devices and focused discussion on underifll and bumps. At the same time, this paper discussed discrimination and principle, etc.【期刊名称】《电子与封装》【年(卷),期】2014(000)011【总页数】4页(P41-44)【关键词】倒装器件;超声扫描显微镜;底充胶【作者】潘凌宇;张吉;杨城;马清桃;王伯淳【作者单位】湖北航天计量测试技术研究所，湖北孝感 432000; 中国航天科工集团元器件可靠性中心四院分中心，湖北孝感 432000;湖北航天计量测试技术研究所，湖北孝感 432000; 中国航天科工集团元器件可靠性中心四院分中心，湖北孝感 432000;湖北航天计量测试技术研究所，湖北孝感 432000; 中国航天科工集团元器件可靠性中心四院分中心，湖北孝感432000;湖北航天计量测试技术研究所，湖北孝感 432000; 中国航天科工集团元器件可靠性中心四院分中心，湖北孝感432000;湖北航天计量测试技术研究所，湖北孝感 432000; 中国航天科工集团元器件可靠性中心四院分中心，湖北孝感 432000【正文语种】中文【中图分类】TN306随着芯片到基底互联技术的发展，倒装技术应用越来越广泛。
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CHINA ELECTRONICS TECHNOLOGY GROUP CORPORATION 说明：本次扫描换能器选用 15MHz 和 30MHz
A 扫描-是探头接收到的示波器显示，是将探头 聚焦在器件上某一点所取的波形，它是 创建和解释图像的基础。
C 扫描-通过聚焦并收集一个样品上特定的一个平面 上的信息创建出来的，是对样品截面的扫描。
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无缺陷
正波形，无 缺陷
器件前 表面
上面左图 1 点 A 波形
上面左图 2 点 A 波形
相位反转， 存在缺陷
上面左图 3 点 A 波形
相位门
相位反转， 存在缺陷
上面左图 4 点 A 波形
上面右图 1 点 A 波形
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伪彩色
基板上表面波形 数据门
超声波由基板进入塑封体， 因此存在反转现象
前表面门
上图 1 点 A 波形
二、器件 BT139X
芯片上表面
上图 2 点 A 波形
分层缺陷
上图 3 点 A 波形
芯片上表面 C 扫描图像，图中可看到 明显的分层缺陷
相位扫描图像 红色和黄色表面存在分层缺陷
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一、器件 BTA208X
点胶边缘 ，非缺陷
芯片上表面 C 扫描图像，无明显缺陷
数据门
前表面门
伪彩色图像
正波形， 无缺陷
上图中 1 点（芯片上表面）A 波形
上图中 2 点 A 波形
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正常波形
上图 1 点 A 波形
正常波形
上图 2 A 波形
上图 4 点 A 波形
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引线框与塑封料的结合面
正波形，无缺陷
上图 1 点 A 波形
样品名称 样品数量 检测要求
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样品及测试信息
三极管
BTA208X
2个
BT139X
3个
内部分层、裂纹、夹杂、气泡等缺陷情况
BTA208X 器件照片
BT139X
设备生产商 测试地点
上面右图 2 点 A 波形
背面基板表面 C 扫描图像，不存在缺陷
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上图 1 点 A 波形
上图 2 点 A 波形
上图 3 点 A 波形
分层缺陷
芯片粘接面 C 扫描图像，粘接面良好， 颜色发亮区域存在明显的分层现象
相位扫描图像，将缺陷用颜色进行标注
分层缺陷
上图 2 点 A 波形
用相位扫描将缺陷位 置标注颜色
器件背面基板表面的 C 扫描图像
相位反 转，表面 存在分 层缺陷
相位扫描图像
正波形， 无缺陷
上图中 1 点 A 波形
上图中 2 点 A 波形
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芯片粘接面
上层的分层 造成的阴影
芯片粘接面 C 扫描图像，颜色变化 表明材质不均匀，并不存在分层缺陷