薄厚膜混合集成电路论文正稿

厚膜混合集成电路的失效分析

校海涛 26#

陕西国防职业技术学院电子信息学院微电3101班西安市户县 710300

摘要：

介绍了厚膜混合集成电路的失效分析程序,总结了在生产与使用中发现的主要失效模式,对失效机理进行了研究,提出了对存在缺陷产品的有效筛选淘汰方法。

关键词：厚膜混合集成电路失效分析失效机理筛选

引言：

厚膜混合集成电路 (以下简称HIC )不仅弥补了半导体集成电路 (简称SIC )的一些不足, 而且能够充分发挥 SIC高集成度、高速等特点,是一种高级的微电子产品。近年来它对实现武器装备小型化、多功能化、高性能化发挥了重要作用。但是随着现代化高科技武器装备的发展, 对军用HIC的可靠性要求也越来越高, 其可靠性指标已被提到与性能指标同等重要的程度。面对此种高要求, 除加强可靠性设计等工作以提高HIC固有可靠性水平外, 认真开展HIC的失效分析工作,发现、研究并总结常见的失效模式和失效机理,提出并采取切实有效的筛选试验方法,剔除有缺陷的 H IC , 对于提高H IC的使用可靠性水平、满足武器装备的高可靠性要求,具有十分重要的意义。

1.失效分析的基本概念

1.1 失效和失效分析

1.1.1产品丧失规定的功能称为失效。

1.1.2判断失效的模式,查找失效原因和机理,提出预防再失效的对策的技术活动和管理活动称为失效分析。

1.2 失效和事故

失效与事故是紧密相关的两个范畴,事故强调的是后果,即造成的损失和危害,而失效强调的是机械产品本身的功能状态。失效和事故常常有一定的因果关系,但两者没有必然的联系。

1.3 失效和可靠

失效是可靠的反义词。机电产品的可靠度R(t)是指时间t内还能满足规定

功能产品的比率,即n(t)/n(0),n(t)为时间t内满足规定功能产品的数量,n(0)为产品试验总数量。累积失效概率F(t)就是时间t内的不可靠度,即F(t)=1-R(t)=[n(0)-n(t)]/n(0)。

1.4 失效件和废品

失效件是指进入商品流通领域后发生故障的零件,而废品则是指进入商品流通领域前发生质量问题的零件。废品分析采用的方法常与失效分析方法一致。

1.5 失效学

研究机电产品失效的诊断、预测和预防理论、技术和方法的交叉综合的分支学科。失效学与相关学科的边界还不够明确,它是一个发展中的新兴学科。2.失效的分类

2.1 按功能分类

由失效的定义可知,失效的判据是看规定的功能是否丧失。因此,失效的分类可以按功能进行分类。例如,按不同材料的规定功能可以用各种材料缺陷(包括成分、性能、组织、表面完整性、品种、规格等方面)来划分材料失效的类型。对机械产品可按照其相应规定功能来分类。

2.2按材料损伤机理分类

根据机械失效过程中材料发生变化的物理、化学的本质机理不同和过程特征差异,

2.3按机械失效的时间特征分类

2.3.1早期失效可分为偶然早期失效和耗损期失效。

2.3.2突发失效可分为渐进(渐变)失效和间歇失效。

2.4 按机械失效的后果分类

（1）部分失效

（2）完全失效

（3）轻度失效

（4）危险性(严重)失效

（5）灾难性(致命)失效

3失效分析的分类

3.1失效分析的分类一般按分析的目的不同可分为:

（1）狭义的失效分析：主要目的在于找出引起产品失效的直接原因。

（2）广义的失效分析：不仅要找出引起产品失效的直接原因,而且要找出技

术管理方面的薄弱环节。

（3）新品研制阶段的失效分析：对失效的研制品进行失效分析。

（4）产品试用阶段的失效分析：对失效的试用品进行失效分析。

（5）定型产品使用阶段的失效分析：对失效的定型产品进行失效分析。

（6）修理品使用阶段的失效分析：对失效的修理品进行失效分析。

3.2零件失效分析意义：

（1）减少和预防同类机械零件的失效现象重复发生，保障产品质量，提高产品竞争力。

（2）分析机械零件失效原因，为事故责任认定、侦破刑事犯罪案件、裁定赔偿责任、保险业务、修改产品质量标准等提供科学依据。

（3）为企业技术开发、技术改造提供信息，增加企业产品技术含量，从而获得更大的经济效益。

3.3零件失效分析步骤

3.3.1事故调查

（1）现场调查

（2）失效件的收集

（3）走访当事人和目击者

3.3.2资料搜集

（1）设计资料：机械设计资料，零件图

（2）材料资料：原材料检测记录

（3）工艺资料：加工工艺流程卡、装配图

（4）使用资料：维修记录，使用记录等

3.3.3失效分析工作流程

（1）失效机械的结构分析

失效件与相关件的相互关系，载荷形式、受力方向的初步确定（2）失效件的粗视分析

用眼睛或者放大镜观察失效零件，粗略判断失效类型（性质）。

（3）失效件的微观分析

用金相显微镜、电子显微镜观察失效零件的微观形貌，分析失效类型（性质）和原因。

（4）失效件材料的成分分析

用光谱仪、能谱仪等现代分析仪器，测定失效件材料的化学成分。

（5）失效件材料的力学性能检测

用拉伸试验机、弯曲试验机、冲击试验机、硬度试验机等测定材料的抗拉强度、弯曲强度、冲击韧度、硬度等力学性能。

（6）应力分析、测定：用x光应力测定仪测定应力

用x光应力测定仪测定应力

（7）失效件材料的组成相分析

用x光结构分析仪分析失效件材料的组成相。

（8）模拟试验（必要时）

在同样工况下进行试验，或者在模拟工况下进行试验。

3.3.4分析结果提交

（1）提出失效性质、失效原因

（2）提出预防措施（建议）

（3）提交失效分析报告

3.4失效分析程序

对 HIC失效产品进行深入细致的分析工作,准确定位其失效部位,了解其失效的性质、特征和原因, 能够为如何消除失效因素或剔除有缺陷产品以及评估整批产品的质量水平等发挥重要作用。一个完整的失效分析程序应当包括以下几个方面::

3.4.1失效模式的验证

例如, 在进行 H I C 的电性能测试时, 表现出开路、短路、失去功能或者电参数恶化等现象。

3.4.2失效部位确定

指出失效现象或效应可能与电路的哪一部分或哪一个元器件有关。

3.4.3失效特征描述

根据与失效现象有关的形状、大小、位置、颜色、化学组份、物理结构、物理性质等,科学地表达或阐明与上述失效模式有关的失效现象或效应。

3.5失效机理假设

根据上述失效特征的描述,结合材料性质及有关制造工艺的实际情况, 提出可能导致产生该失效模式的内在原因或规律性, 亦即提出可能导致产生该失效模式的物理或化学机理。例如: 半导体芯片上金属化层断开造成的开路,可能是