主要失效分析仪器和主要参数讲解
检验仪器的主要部件与常用的性能指标
限下执行其功能的能力。反映仪器是否耐用的综合 指标。如平均无故障时间、可信概率。
返回目录
8 ．测量范围和示值范围 测量范围 ：在仪器允许误差范围内所测出的被
检 测值的范围 示值范围：仪器显示、指示最小到最大值的范围
9 ．线性范围 指输入与输出成比例的输入含量的 范围。该范围与仪器应用的原理有关
返回目录
9
10 ．响应时间 从被检测量发生变化到仪器给出正 确示值所经历的时间。 40%+（45%-40%）×90%=44.5%
返回目录
4
4．检测器 是检测仪器的核心部分。工作时根据样 品中待检测组分的含量发出相应的信号，这种信号 多数是以电参数输出的。 5．信号处理系统 信号从检测器发出到显示出来的 一系列过程
返回目录
5
6．显示装置 将检测结果显示的装置 7．补偿装置 是消除或降低对样品检测影响的 装 置 8．辅助装置 确保仪器测量精度，保证操作条件而 设的附加装置 9．样品前处理系统 担负样品前处理的装置、模块
返回目录
6
二、检验仪器的常用性能指标
1．灵敏度 稳态下仪器对被检物检测量变化的能力 s=输出的变化量∆y/输入的变化量∆x
2 ．误差 测得值与标称值的差 绝对误差 ∆=x- x。 相对误差 δ=Δ/ x。
3 ．噪音 在输入为零时，仪器输出信号的波动 或变化范围 。抖动、起伏、漂移
返回目录
7
4 ．最小检测量 仪器能确切反映最小物质的 含量
2
一、检验仪器的主要部件 1．取样(或加样)装置(sampling equipment) 是把待 检测的样品引入仪器。对于实验室分析仪器，其取 样装置就是进样器。
PCB常见实效分析技术及仪器介绍
扫描式电子显微镜 SEM
IMC 观察
Page: 27/36
常见失效分析技术及仪器
能谱分析 EDS / EDX 功能 : 成分定性﹑定量分析 ( line scan / Area Mapping • 原子重量比 = (单一原子量 * 单一原子数) / 原子 总重量*100% • 原子数目比 = 单一原子数目 / 总原子数
Page: 6/36
常见失效分析技术及仪器
外观检察
外观初判 • 取板后先别急着进行破坏性分析, 先仔细观察 板面状况, 许多问 题可能从板面观察就可以了解状况并做初判, 甚至可能发现 不当 外力 造成损伤导致失效, 此时应立即反应并沟通以免后续争议影 像撷取留存
影像撷取留存 • 利用目视或影像撷取仪器﹐如放大镜﹑3D 显微镜﹑金相显微镜 ( Olympus STM6 )…等工具检查外观 • 整体、双面、局部 、微观 影像须被绝对清晰留存, 若后续分析 结果与客户认知有落差时作为证据 • 寻找失效的部位和相关的物证,主要的作用就是做失效定位留存 • 各阶段皆须将影像留存备用 ( 拆件前后 / 清洁前后 / 测试前后 / 切片进行中边切边拍 ) • 影像需 清晰、端正 不歪斜
Page: 30/36
常见失效分析技术及仪器
聚焦式离子束切割 FIB Focused Ion Beam 功能 : 精细切割﹑金属晶格成像
• 手动研磨切片以 SEM 无法观察金属晶格结构, 且金属具有延性, 经 过切片研磨会产生延展, 对于维系现象容易被掩盖与误判, FIB影像 可清楚呈现金属晶格结构, 且切割处无延展状况, 对于需要细微组织 结构, 或是微裂现象, FIB 可提供清楚明确的观察
PCB常见失效分析技术及仪器
课程大纲
主要失效分析仪器和主要参数
全集成数字多路跟踪曲线分析仪 （A2R4-324）
性能和特点：控制开关矩阵进 行正确的连接，再加电源激励， 通过测量单元对响应信号进行 测量。电压范围：－ 15V~+15V；最大电流为1A； 最大测量管脚数为324个； 用途：用于对集成电路的电参 数测试；可以测试器件的端口 特性、静态参数、闩锁测试和 IDD。注意：需要夹具支持。
化学成分和组成分析 X射线能谱仪、显微红外光谱分析仪、离子色谱分析仪。 设备
其它专项检测设备
粒子碰撞噪声检测仪 、密封性检测设备（氦气氟油加压检 漏装置、氦质谱检漏仪）、内部气氛分析仪、全自动抗静电 及抗闩锁测试系统、红外热象仪、拉力剪切仪。
其它辅助性设备（开 塑封器件喷射腐蚀开封机、反应离子刻蚀机，抛光研磨机、
0～360 ➢ 被测物最大重量：5kg 用途：
样品内部结构、多余物；PCBA板 焊点（焊接空洞、间距的测量）等 的检查。
8
常规电参数测试设备
9
LCR参数分析仪
特点和性能： 工作频率：1～10MHz；可以 设定的直流偏压：0～200V （外置）；交流电压0～1Vrms； 电阻、电容和电感测试精度 0.05％；损耗精度为0.0005。 用途：主要用于测试阻、容和 感的容量、损耗、阻抗、电感、 电阻、品质因素和导纳等。
6
聚焦离子束系统（FIB）
用途：在失效分析中主要用作 线路修补和局部验证；主要有 三个作用：1)剖面制作 2)电路 连线 3)底层的探测通孔制作。 聚焦离子束的分辨率可以达到 5nm，最小线宽度0.13um，能 进行150mm以上圆片加工与分 析；加速电压范围一般5～ 30KV。
7
X-Ray透视系统（FEINFOUS FXS160.40）
元器件失效分析
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
失效模式与失效机理
3.10、键合失效——一般是指金丝和铝条互连之间的键合失效。由于金铝之间的化学势的不同，经长期使用或200℃以上高温储存后，会产生多 种金属间化合物，如紫斑、白斑等。结果使铝层变薄，粘附性下降，造 成半断线状态，接触电阻增加，最后导致开路失效。在300℃高温下还会 产生空洞，即柯肯德尔效应，这种效应是在高温下金向铝中迅速扩散并 形成化合物，在键合点四周出现环形空洞，使铝膜部分或全部脱离，形 成高阻或开路。
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。 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。
内部资料
无锡华润矽科微电子有限公司
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。 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。
主要失效分析仪器和主要参数36页PPT
2、要冒一次险!整个生命就是一场冒险。走得最远的人，常是愿意 去做，并愿意去冒险的人。“稳妥”之船，从未能从岸边走远。-戴尔．卡耐基。
梦 境
3、人生就像一杯没有加糖的咖啡，喝起来是苦涩的，回味起来却有 久久不会退去的余香。
主要失效分析仪器和主要参数 4、守业的最好办法就是不断的发展。 5、当爱不能完美，我宁愿选择无悔，不管来生多么美丽，我不愿失 去今生对你的记忆，我不求天长地久的美景，我财富 ❖ 丰富你的人生
71、既然我已经踏上这条道路，那么，任何东西都不应妨碍我沿着这条路走下去。——康德 72、家庭成为快乐的种子在外也不致成为障碍物但在旅行之际却是夜间的伴侣。——西塞罗 73、坚持意志伟大的事业需要始终不渝的精神。——伏尔泰 74、路漫漫其修道远，吾将上下而求索。——屈原 75、内外相应，言行相称。——韩非
仪器故障诊断报告模板-概述说明以及解释
仪器故障诊断报告模板-范文模板及概述示例1:标题：仪器故障诊断报告模板引言：仪器是科学研究和工业生产中必不可少的工具。
然而，由于长时间使用、不当操作或其他原因，仪器可能会出现故障。
对于科研人员和技术人员来说，准确诊断仪器故障并及时解决是至关重要的。
本文将介绍一个仪器故障诊断报告模板，帮助读者系统地记录和分析仪器故障情况，以便更好地维修和维护仪器。
报告模板主体结构：1. 报告基本信息- 仪器名称、型号和序列号- 报告编写日期- 报告编写人员姓名和职位- 相关项目或实验的背景信息2. 故障描述- 如何发现故障现象，包括具体状况和相关操作步骤- 故障现象的表现，例如仪器显示屏上的错误信息、异常噪音等3. 故障调查- 检查仪器的外部和内部连接- 检查仪器的电源供应和接地情况- 检查仪器相关传感器和控制器的运行状态- 检查仪器液体或气体供应的相关管路和阀门4. 故障分析- 根据故障现象和调查结果进行分析- 列出可能导致故障的原因，并进行排除- 如果有需更换或修复的零部件，提供相应的建议5. 故障解决方案- 描述具体的修复方法和步骤- 如何验证修复效果的方法- 修复过程中需要注意的事项6. 故障预防和维护建议- 提供预防类似故障发生的建议和要求- 维护仪器的常规操作和保养建议结论：仪器故障诊断报告是科研实验室和工业生产过程中必备的工具。
本文提供了一个简洁明了的仪器故障诊断报告模板，帮助读者系统性地记录和解决仪器故障。
通过准确诊断和及时维修，我们能够最大限度地减少对科研和生产的影响，确保仪器稳定可靠地工作。
注意：以上仅为文章框架和主要内容，具体细节应根据实际情况进行调整和补充。
示例2:标题：仪器故障诊断报告模板引言：仪器故障诊断报告是帮助分析和解决仪器故障问题的重要工具。
为了提高故障诊断的准确性和效率，制定一个规范化的报告模板是必要的。
本文将介绍一个简单易用的仪器故障诊断报告模板，旨在帮助读者系统化地记录和分析仪器故障，并迅速解决问题。
零件失效分析 失效分析基础知识
改进方法： ➢ 逐层剥除法 ➢ 阶梯钻孔法 ➢ 一点多次扩孔的盲孔测定法
环芯法的测量原理
一块各向同性的板材中假定存在双向残余应力;其上加 工一环芯直径圆环槽;环芯周围区域的应力将重新分布;通 过应变仪测出周围释放的应变;然后推算出残余应力的大 小和方向
环芯法测量残余应力 用的应变花
优点：
➢ 直观 检测方便； ➢ 可用剥层法测试材料深处的残余应力;测试精度在国家标 准要求之内误差小于25MPa； ➢ 适合于各类材料；
第2章 失效分析基础知识
❖ 零件失效形式与来源 ❖ 应力集中与零件失效 ❖ 残余应力与零件失效 ❖ 材料的韧性与断裂设计 ❖ 应力分析与失效分析 ❖ 金属构件中可能引件失效形式
1 按照失效的形态分类
过量变形 断裂
a 过量变形
表面损伤
扭曲：花键 拉长：紧固件
➢ 机械零件失效形式
4 从经济法的观点对失效分类
产品缺陷失效 误用失效 受用性失效 损耗失效
在进行失效分析时;应将失效的模式 失效的诱发 因素及失效后的表现形式综合考虑;对于获得正确的 分析结果是至关重要的
表1 在一般工业工程中调查失效模式的比例
起
因
%
腐蚀 疲劳 脆性断裂 过载 高温腐蚀 应力腐蚀/腐蚀疲劳/氢脆 蠕变 磨损 擦伤 冲刷
例如：大型压力容器;在焊接之后;在其内部加压;产生 所谓的胀形;使焊接接头发生微量塑性变形;以减小焊 接残余应力
➢ 振动时效 Vibration Stress Relief; VSR ➢ 锤击 喷丸 滚压
振动等离子熔覆过程示意图
0Hz
50Hz
75Hz
100Hz
125Hz
150Hz
100Hz时;熔覆层出现罕见的分层现象
失效分析工具--名词解释SEM FIB EMMI EDS
失效分析工具--失效分析工具 EDS
能谱仪Energy Dispersive Spectrometer (EDS) EDS利用半导体检测器对特征X射线的能量进行鉴别。由检测系统、信号 放大系统、数据处理系统和显示系统组成,
失效分析工具--失效分析工具 EMMI
EMMI (Emission Microscope)即 微光显微镜 即
失效分析工具--失效分析工具 SEM
SEM 结构： 结构： 由电子光学系统(镜筒)、扫描系统、 信号接收处理、显示记录系统、电源系 统和真空系统组成 SEM工作原理： 工作原理： 工作原理 聚焦的e束在样品表面扫描,激发样 品产生二次e,背散射e等信息； 这些信息的波长(能量)和强度取决 于受激区域的形貌和成分等; 该信息经处理放大馈送到显象管栅 极调制显象管的亮度 表面任一点收集的信息强弱与显像 管上相应的亮度之间是一一对应的, CRT 上能获得反映样品表面各种特征的扫描 图象。 显象管中e束和镜筒e束是同步扫描;显像 管亮度是由试样激发出来的信息所调制;
对於故障分析而言，微光显微镜(Emission Microscope, EMMI)是一种相当有用且效率 极高的分析工具。主要侦测IC内部所放出光子。在IC元件中，EHP(Electron Hole Pairs) Recombination会放出光子(Photon)。举例说明：在pn Junction加偏压，此时n的电子很 容易扩散到p，而p的电洞也容易扩散至n然後与p端的电洞(或n端的电子)做EHP Recombination。 侦测得到亮点之情况： 侦测得到亮点之情况： 会产生亮点的缺陷 - 漏电结（Junction Leakage）; 接触毛刺（Contact spiking）; （热电子效应）Hot electrons;闩锁效应（ Latch-Up）;氧化层漏电（ Gate oxide defects / Leakage(F-N current)）;多晶硅晶须（ Poly-silicon filaments）; 衬底损伤（Substrate damage）; （物理损伤）Mechanical damage等。 原来就会有的亮点 - Saturated/ Active bipolar transistors; -Saturated MOS/Dynamic CMOS; Forward biased diodes/Reverse；biased diodes(break down) 等。 侦测不到亮点之情况： 侦测不到亮点之情况： 不会出现亮点的故障 - 欧姆接触；金属互联短路；表面反型层；硅导电通路等。 亮点被遮蔽之情况 - Buried Junctions及Leakage sites under metal，这种情况可以采 用backside模式，但是只能探测近红外波段的发光，且需要减薄及抛光处理。
机械零件的失效分析思路与基本知识介绍PPT课件
工作过程中的受力方向，应力状态，进
而初步推断导致失效的几种可能性。
借助肉眼、放大镜
观察零件表面有无过烧，摺迭，斑疤裂
纹等热加工缺陷，有无机加工刀痕，刮
及体视显微镜对失效件进
伤，划痕等机加工缺陷,进而判断冷热加
行全面观察，ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ进行首先
工质量。
破坏件的判断、残骸拼凑、
失效分析工作在我国的现状
我国于1980年在中国机械工程学会材料分会内成立了失效分析委员会，
每二年组织一次全国性的机械行业失效分析学术交流会,组织全国性的失效
分析工作。自1983年起，将失效分析课程列为工科院校材料科学与工程类专
业的必修课程，清华大学、浙江大学则列为机械类或工科类学生的选修课和
研究生课程。1998年成立我国机械工程学会失效分析学会（二级独立学会）。
会漏取数据，甚至把先应取的数据被另一
提前的步骤给毁掉。例如，对一断裂件，
在还未进行断口分析前就把断口破坏进行
材质分析，因此而失去了断裂形式的判断
材料分析
（理化分析）
机会，对分析的结论也将受到影响。
验证试验
分析报告
10
2021/7/22
10
失效分析故障树法
2021/7/22
11
4. 失效分析的常用分析手段及选用原则
裂纹起始位置判断、零件
观察零件是否有腐蚀，磨损，接触疲劳
麻坑等缺陷，以及其相关件的工作情况
表面状况、油脂损失情况
及零件腐蚀情况等。
此阶段注意点
17
2021/7/22
17
4.3 痕迹分析
痕迹分析不仅可对事故和失效的发生、发展过程作出判断，并可为分析结论
IC失效分析理论与测试工具
IC失效分析理论与测试工具1.IC设计和工艺：IC失效分析的第一步是了解IC的设计和工艺。
IC的设计和工艺参数对其性能和可靠性有着重要影响。
工程师需要了解IC的设计规格、电路结构和工艺流程，从而可以更准确地判断故障的原因。
2.故障模型：在进行IC失效分析时，需要根据故障类型选择合适的故障模型。
不同的故障类型对应不同的故障模型，如电性故障模型、热失效模型和机械失效模型等。
选择合适的故障模型可以提高分析的准确性。
3.故障定位：故障定位是指确定故障发生的位置。
通过IC失效分析，工程师可以通过检测和测量不同节点的电压、电流和信号波形等信息，确定故障发生的位置，帮助进一步分析故障的原因。
4.故障诊断：故障诊断是指确定故障原因的过程。
通过IC失效分析，工程师可以根据检测到的故障信息，分析故障的可能原因，如电路设计缺陷、元件品质问题或工艺制程偏差等。
通过诊断故障原因，可以采取相应措施解决问题。
除了理论分析外，工程师还可以借助各种测试工具进行IC失效分析。
常用的IC失效分析测试工具包括但不限于以下几种：1.反向故障分析（FA）：FA是一种常见的IC失效分析方法。
它通过分析故障IC的物理和电学特性，通过显微镜、扫描电镜（SEM）、X射线显微镜（XRM）等工具对故障芯片进行显微结构分析，帮助工程师定位和诊断故障原因。
2.故障电流测量：故障电流测量是指通过对故障IC进行电流测量来判断故障的类型和位置。
通过测量电流波形、电流峰值和电流变化趋势等信息，可以帮助工程师准确判断故障原因。
3.电气测试：电气测试是指通过仪器仪表对故障IC进行电性能测试。
通过检测IC的电压、电流、功率等参数，可以判断故障IC的电学特性是否符合设计规格，从而帮助工程师确定故障原因。
4.故障仿真：故障仿真是指通过软件工具对故障电路进行仿真模拟，以分析故障发生的原因。
通过对电路仿真模型进行参数变化和故障注入，可以模拟和分析不同故障对IC性能的影响。
总之，IC失效分析理论和测试工具的应用可以帮助工程师了解IC的设计和工艺过程，定位和诊断故障原因，并提出解决方案。
实验室常用分析仪器及检测内容知识讲解
高效液相色谱仪
有机化工品、农药等的成分测定
石油运动粘度测定仪
石油产品粘度测定
气相色谱仪
有机化工品、农药等成分的测定
气相色谱仪
有机化工晶、农药等成分的测定
熔融指数仪
塑料原料检验
数字熔点仪
化工晶熔点测定
自动滴定仪
化工品检验
自动密度计
液体密度测定
卡尔费体水份测定仪
化工品水份测定
GC/MS
农兽残，偶氮染料
GC
农兽残
GC
农兽残
GC
农兽残
GC/LC/MS
农兽残
AA
元素分析
AA
元素分析
HPLC
食品添加剂、农兽残
CP直读光谱仪
水、食品、饲料、生物样品中金属元素定量分析
原子荧光分光光度计
测As,Se,Bi,Hg,Te,Ge,Sn,Pb,Cd,Zn等含量
原子吸收分光光度计
水、食品、饲料及生物样品中金属元素定量分析
扫描电子显微镜X射线能谱仪
表面形貌分析、微区元素分析
付立叶变换红外光谱
有机物识别及结构分析
测量显微镜
三维尺寸精密测量、观察样品显微结构
可焊性定量测试仪
电子元器件可焊性定量测量
动态机械分析仪
材料的机械性能随温度变化
色差仪
用于染料、涂料、纺织、造纸、塑料等行业精确定量测量、控制颜色
咼频疲劳试验机
机械零件及其材料的拉压疲劳试验
金属线材拉伸、弯曲等力学性能试验，岩矿、混凝土等非金属抗拉、压、剪等力学强度
1
试验
微型差热天平
差热、热重1400°C
电子机械试验机
主要失效分析仪器和主要参数
26
多功能焊接强度测试仪（DAGE400）
用途：主要用于IC芯片上芯片粘 结状态、键合线键合状态的评价； 主要测试项目包括：键合强度试 验、芯片剪切强度试验和BGA焊 球剪切力试验。 相关参数：测试精度为各传感器 的各测试满量程的正负百分之 0.25。 传感器包括Wire Pull传感器3个 （100g 、1kg 、10kg)、die shear传感器2个(5kg 、100kg)； ball shear传感器1个(250g)
形貌观察设备 常规电参数测试设
高阻仪、LCR参数测试仪、漏电流测试仪、耐压测试仪、晶 体管图示仪、网络分析仪、频谱分析仪、模拟信号源、全集 参数测试仪，其它常用电参数辅助性测试设备有频率计、功 率计、微安计、直流电源、微欧计、示波器等。
备（包括一些辅
助性的测试设备） 成数字多路跟踪曲线分析仪、半导体参数测试仪、集成电路
8
常规电参数测试设备
9
LCR参数分析仪
特点和性能： 工作频率：1～10MHz；可以 设定的直流偏压：0～200V （外置）；交流电压0～1Vrms； 电阻、电容和电感测试精度 0.05％；损耗精度为0.0005。 用途：主要用于测试阻、容和 感的容量、损耗、阻抗、电感、 电阻、品质因素和导纳等。
14
晶体管图示仪
用于检测样品端口静态特性。
可测试的半导体器件包括二极 管、晶阀管、MOSFET、双极晶 体管、光电器件和JFET等。 可加、晶至1500V 电压，电流 1nA/DIV-200mA/DIV ；中功率 的测试范围（最大20A/2KV）。
15
半导体参数测试分析仪器（4155）
· 三种基本的半导体测量：I，I-V，和 准静态的C-V； · 可编程电压源：±100V可编程源/函 数发生器，±100V可编程直流电压源 · 基本精度：0.5% · 高分辨率：1fA · 准静态C-V：0.1~1999pF,dc电压斜率 1mV/s~1V/s，增量为1mV/s 4145
(第一讲)分析仪器常见故障检测及维修精讲
课程介绍
《分析仪器常见故障检测及维修》课程介绍内容
1.课程定位 2.教学内容的组织与实施 3.教学手段和方法 4.实践教学及实训条件 5.课程考核体系
1 课程的定位 1.1 课程的性质 《分析仪器常见故障检测及维修》是工 业分析与检验专业的一门主干专业技术课程， 是专业基础课诸如分析及操作技能、现代仪 器分析等课程在仪器设备原理、操作及维修 上的具体应用。
称量仪器
14
合计
48
课时分配
理论
实训
6
6
6
4
6
6
6
8
24
24
3.教学方法和手段 3.1 教学方法的选择及特点
项目教学法：采用“岗位－任务”项目为主的实践性教学模 式。 特点：通过有目的地、系统化地在实际或模拟的专业 环境中，参与项目的实施、检查 和评价职业活动的过程，探讨和 解决职业活动中出现的问题，体 验并反思学习行动，最终获得完 成相关职业活动所需要的知识和能力。
实训任务三：酸度计 的使用与保养及常见 故障分析
实训任务四：气相 色谱仪模拟使用及 常见故障分析
实训任务五：光电 分析天平的拆装及 常见故障排除
实训任务六：电子 天平的保养及常见 故障分析
2.教学内容的组织与实施 2.3 教学内容安排表
教学内容
课时
光学分析仪器
12
电化学分析仪器
12
色谱分析仪器
10
紫外-可见分光光度计
1 课程的定位 1.2 课程的作用
无机及 操作技能
分析及 操作技能
分析仪器 检测及维修
有机及 操作技能
现代 仪器分析
1 课程的定位 1.3 培养目标
电子元器件失效分析设备介绍
失效分析技术交流
工信部电子第五研究所
（中国赛宝实验室）
研究分析中心
李少平
87237725
中国赛宝实验室
CEPREI
1
引言 可靠性与失效
元器件制造
原理 功能 环境
…
元器件应用
设计 工艺 评价 反馈
目标
固有
应用
可靠性 可靠性
选型 采购 装配 现场
失效率 寿命
26
失效分析技术 －非破坏性分析
衬度分辨能力的证明: Low Z 样品---海藻体， －XCT
鈹 : At. No. 4 Examples of Low Z Materials Imaging
2维X光：鈹里钻孔可轻易的被检测
失效分析技术
－非破坏性分析
XCT的独特之处2: 3D 成像和虚拟断－层X展CT示
－非破坏性分析
－XCT
specified solder ball
－非破坏性分析
－ＸＣＴ
PCB
Crack on the opposite side of interest
400.9µm
Bank 0
Fig 1. Low resolution mosaic
chip
Crack between the specified
……
中w国ww赛.r宝ac实.c验ep室
CEPREI
15
失效分析技术 －非破坏性分析
－内部无损探测
X射线透视系统- (4)用途
中w国ww赛.r宝ac实.c验ep室
CEPREI
16
失效分析技术
X射线透视系统- (4)用途 缺陷
Z方向调整：±450的。
失效分析常用仪器
失效分析常用仪器失效分析是指通过对产品、设备或系统的故障或失效进行系统性的分析和研究，以确定失效的原因和机理，为进一步的故障排除和改进提供指导。
为了进行失效分析，在实践中我们常常需要使用各种仪器设备来帮助我们进行测量和分析。
下面是一些在失效分析中常用的仪器和设备。
1. 示波器（Oscilloscope）示波器是一种测量电波形、电压和电流等信号的重要仪器，它能够显示出随时间变化的信号波形和幅值。
在失效分析中，示波器可以帮助用户观察和分析电路中的波形，以确定电路中可能出现的故障位置和原因。
2. 热成像仪（Thermal Imaging Camera）热成像仪是一种能够将红外辐射转换为可见图像的仪器，用于检测和测量目标的表面温度分布情况。
在失效分析中，热成像仪可以帮助用户找到设备或系统中可能存在的温度异常区域，并进一步确定与之相关的故障原因。
3. 电流钳表（Current Clamp）电流钳表是一种用来测量电流的仪器，具有非接触式测量功能。
在失效分析中，电流钳表可以用来检测电路中的电流大小和波形形状，以确定电流是否存在异常或故障。
4. 环境参数仪器（Environmental Parameters Instrument）环境参数仪器用于测量和记录环境因素，如温度、湿度、气压等。
在失效分析中，环境参数仪器可以帮助用户分析失效事件发生时的环境条件，进一步确定与环境相关的故障原因。
5. 故障分析仪器（Fault Analyzer）故障分析仪器是一种专门用于对故障进行分析和检测的设备。
它能够提供失效模式分析、信号采集和故障根因分析等功能，为用户提供详细的故障信息和建议。
6. 谱仪（Spectrum Analyzer）谱仪是一种用于测量和分析频谱特性的仪器，它能够显示信号的频率和幅度分布。
在失效分析中，谱仪可以帮助用户检测和分析设备或电路中可能存在的频谱异常，以确定故障原因。
多功能测试仪是一种常见的测量仪器，它可以同时测量电压、电流、电阻等多种参数。
主要失效分析仪器和主要参数共36页文档
36、“不可能”这个字(法语是一个字 )，只 在愚人 的字典 中找得 到。--拿 破仑。 37、不要生气要争气，不要看破要突 破，不 要嫉妒 要欣赏 ，不要 托延要 积极， 不要心 动要行 动。 38、勤奋，机会，乐观是成功的三要 素。(注 意：传 统观念 认为勤 奋和机 会是成 功的要 素，但 是经过 统计学 和成功 人士的 分析得 出，乐 观是成 功的第 三要素 。
23、一切节省，归根到底都归结为时间的节省。——马克思 24、意志命运往往背道而驰，决心到最后会全部推倒。——莎士比亚
25、学习是劳动，是充满思想的劳动。——乌申斯基
谢谢！
39、没有不老的誓言，没有不变的承 诺，踏 上旅途 ，义无 反顾。 40、对时间的价值没有没有深切认识 的人的反感轻蔑和嫉妒。——培根 22、业精于勤，荒于嬉；行成于思，毁于随。——韩愈
失效分析常用设备及实验室选择
失效分析常用设备及实验室选择一般来说，集成电路在研制、生产和使用过程中失效不可避免，随着人们对产品质量和可靠性要求的不断提高，芯片失效分析工作也显得越来越重要，通过芯片失效分析，可以帮助集成电路设计人员找到设计上的缺陷、工艺参数的不匹配或设计与操作中的不当等问题。
失效分析的意义主要表现具体来说，失效分析的意义主要表现在以下几个方面：失效分析是确定芯片失效机理的必要手段。
失效分析为有效的故障诊断提供了必要的信息。
失效分析为设计工程师不断改进或者修复芯片的设计，使之与设计规范更加吻合提供必要的反馈信息。
失效分析可以评估不同测试向量的有效性，为生产测试提供必要的补充，为验证测试流程优化提供必要的信息基础。
失效分析主要步骤和内容：1，芯片开封也成开帽，开盖decap去除IC封胶，同时保持芯片功能的完整无损，保持 die，bond pads，bond wires乃至lead-frame 不受损伤，为下一步芯片失效分析实验做准备。
所用设备仪准科技ADVANCED PST-20002, SEM 扫描电镜/EDX成分分析：包括材料结构分析/缺陷观察、元素组成常规微区分析、精确测量元器件尺寸等等。
提供服务实验室仪准科技北京失效分析实验室3, 探针测试：以微探针快捷方便地获取IC内部电信号。
镭射切割：以微激光束切断线路或芯片上层特定区域。
所用设备仪准科技ADVANCED PW-8004，EMMI侦测：EMMI微光显微镜是一种效率极高的失效分错析工具，提供高灵敏度非破坏性的故障定位方式，可侦测和定位非常微弱的发光（可见光及近红外光），由此捕捉各种元件缺陷或异常所产生的漏电流可见光。
所用设备仪准科技ADVANCED p-1005，OBIRCH应用（镭射光束诱发阻抗值变化测试）：OBIRCH常用于芯片内部高阻抗及低阻抗分析，线路漏电路径分析。
利用OBIRCH方法，可以有效地对电路中缺陷定位，如线条中的空洞、通孔下的空洞。
失效分析常用工具介绍
失效分析常用工具介绍1.透射电镜（TEM）TEM一般被使用来分析样品形貌（morhology），金相结构（crystallographic structure）和样品成分分析。
TEM比SEM系统能提供更高的空间分辨率，能达到纳米级的分辨率，通常使用能量为60-350keV的电子束。
与TEM需要激发二次电子或者从样品表面发射的电子束不同，TEM收集那些穿透样品的电子。
与SEM一样，TEM使用一个电子枪来产生一次电子束，通过透镜和光圈聚焦之后变为更细小的电子束。
然后用这种电子束轰击样品，有一部分电子能穿透样品表面，并被位于样品之下的探测器收集起来形成影像。
对于晶体材料，样品会引起入射电子束的衍射，会产生局部diffraction intensity variations，并能够在影像上非常清晰的显现出来。
对于无定形材料，电子在穿透这些物理和化学性质都不同的材料时，所发生的电子散射情况是不相同的，这就能形成一定的对比在影像观察到。
对于TEM分析来说最为关键的一步就是制样。
样品制作的好坏直接关系到TEM 能否有效的进行观察和分析，因此，在制样方面多加努力对于分析者来说也是相当必要的工作。
2.扫描声学显微镜集成电路封装的可靠性在许多方面要取决于它们的机械完整性.由于不良键合、孔隙、微裂痕或层间剥离而造成的结构缺陷可能不会给电性能特性带来明显的影响,但却可能造成早期失效.C模式扫描声学显微镜(C—SAM)是进行IC 封装非破坏性失效分析的极佳工具,可为关键的封装缺陷提供一个快速、全面的成象.并能确定这些缺陷在封装内的三维方位.这一C—SAM系统已经在美国马里兰州大学用于气密性(陶瓷)及非气密性(塑料)IC封装的可靠性试验。
它在塑料封装常见的生产缺陷如:封装龟裂、叶片移位、外来杂质、多孔性、钝化层龟裂、层间剥离、切断和断裂等方面表现出3.俄歇电子（Auger Analysis ）是一种针对样品表面进行分析的失效分析技术。
分析仪器的性能指标
分析仪器的性能指标课程分析仪器结构及维护情境一分析仪器结构及维护基础1、知识点2、导学问答您了解分析仪器的性能指标了吗（是/否）您清楚如何评价分析仪器的基本性能指标吗（是/否）3、导学内容分析仪器的一类性能指标与分析仪器的“响应值”有关，是不同类型分析仪器共同具有的性能指标，是同一类分析仪器进行比较的重要依据，是评价分析仪器基本性能的参数。
这类性能指标有灵敏度、检出限、精密度、准确度、分辨率、稳定性、线性范围等。
1. 灵敏度仪器或方法的灵敏度是指被测组分的量或浓度改变一个单位时分析信号的变化量。
根据国际纯粹与应用联合会（IUPAC）的规定，灵敏度的定义是指在浓度线性范围内校正曲线的斜率，各种方法的灵敏度可以通过测量一系列的标准溶液来求得。
2.检出限检出限是指以适当的置信度被检出的组分的最低浓度或最小质量（或最小物质的量）。
检出限是表征和评价分析仪器检测能力的一个基本指标。
指能用该分析方法以给定的置信度（通常取置信度99.7%，有时也用置信度95%）检出被测物质的最小量值（q ）。
b kS b A A q b =-=b L 式中 L A ─在检出限水平测得的分析信号的平均值； b A ─测定空白样品足够多次（通常n=10～20）的平均值；S b ─测定空白样品信号的标准偏差；k ─置信系数，置信度取99.7%和95%，k 值分别为3和2 ； b ─校正曲线斜率，即灵敏度。
被测物质的量值可用绝对质量或浓度表示，则q 相应地分别称为最小检出量和最小检出浓度。
很显然，分析方法的灵敏度越高，检出限越低，分析方法的检测能力越好。
3.精密度精密度是指相同条件下对同一样品进行多次平行测定，各平行结果之间的符合程度，表示测定过程中随机误差的大小。
分析仪器的精密度有短期精密度和长期精密度。
短期精密度用在同一条件下的短期内内重复测定某一量所得到的测定值标准偏差来评定，长期精密度用在同一条件下在较长时期内重复测定某一量所得到的测定值标准偏差来评定。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
常规电参数测试设备
9
LCR参数分析仪
特点和性能： 工作频率：1～10MHz；可以 设定的直流偏压：0～200V （外置）；交流电压0～1Vrms； 电阻、电容和电感测试精度 0.05％；损耗精度为0.0005。 用途：主要用于测试阻、容和 感的容量、损耗、阻抗、电感、 电阻、品质因素和导纳等。
元器件失效分析
失效分析用主要设备 的作用和参数
相关参数用什么仪器、设备来测试 仪器、设备的极限能力
? 形貌（显微形貌）观察设备
电参数测试设备
（包括一些电参数测试的辅助性设备） 化学成分和组成分析设备 其它专项检测设备 其它辅助性设备
2
分类
仪器名称 光学显微镜（体视显微镜、金相显微镜）、扫描电子显微镜、 X射线透视系统、扫描声学显微镜。
10
漏电流测试仪
特点：施加一定的电压， 测试（或监测）样品的 漏电流状态。 性能：电压范围：0～ 650V；电流范围1uA～ 30mA；可以调整的时间 1～99s。
用途：用于测试电容器 （如电解电容器）的漏 电流。
11
耐压测试仪
特点和性能：电压范围：0～ 10KV；可设定限流模式。可 设定时间范围0～99s；漏电 流最大设定值100mA。 用途：主要用于对样品（电 容器、塑料）介质层耐压强
封、去钝化层、环 各种环境试验箱。
3
光学显微镜
体视显微镜（反射式和透射式）
特点：放大倍数较低；景深大，立体感强。
用途：器件的外观及失效部位的表面形状、尺 寸、组织、结构和缺陷等观察；有时候用于 微探针的测试。
放大倍数（目镜＋物镜）：6.3~80倍
金相显微镜
特点：放大倍数较高；景深小，空间分辨率 低，微米以下观察困难；放大倍数不连续。 用途：器件外观局部位置显微检查（体视显微 镜基础上）；器件失效点（形貌）的放大检 查。放大倍数（目镜＋物镜） ：50～2000倍
化学成分和组成分析 设备
X射线能谱仪、显微红外光谱分析仪、离子色谱分析仪。
其它专项检测设备
粒子碰撞噪声检测仪 、密封性检测设备（氦气氟油加压检
漏装置、氦质谱检漏仪）、内部气氛分析仪、全自动抗静电 及抗闩锁测试系统、红外热象仪、拉力剪切仪。
其它辅助性设备（开
境试验等）
塑封器件喷射腐蚀开封机、反应离子刻蚀机，抛光研磨机、
14
晶体管图示仪
用于检测样品端口静态特性。
可测试的半导体器件包括二极 管、晶阀管、MOSFET、双极晶 体管、光电器件和JFET等。 可加、晶至1500V 电压，电流 1nA/DIV-200mA/DIV ；中功率 的测试范围（最大20A/2KV）。
15
半导体参数测试分析仪器（4155）
· 三种基本的半导体测量：I，I-V，和 准静态的C-V； · 可编程电压源：±100V可编程源/函 数发生器，±100V可编程直流电压源 · 基本精度：0.5% · 高分辨率：1fA · 准静态C-V：0.1~1999pF,dc电压斜率 1mV/s~1V/s，增量为1mV/s 4145
6
聚焦离子束系统（FIB）
用途：在失效分析中主要用作 线路修补和局部验证；主要有 三个作用：1)剖面制作 2)电路 连线 3)底层的探测通孔制作。
聚焦离子束的分辨率可以达到
5nm，最小线宽度0.13um，能 进行150mm以上圆片加工与分
析；加速电压范围一般5～
30KV。
7
X-Ray透视系统（FEINFOUS FXS160.40）
度测试；整机的电绝缘性能
测试。
12
全集成数字多路跟踪曲线分析仪 （A2R4-324）
性能和特点：控制开关矩阵进 行正确的连接，再加电源激励， 通过测量单元对响应信号进行 测量。电压范围：－ 15V~+15V；最大电流为1A；
最大测量管脚数为324个；
用途：用于对集成电路的电参 数测试；可以测试器件的端口 特性、静态参数、闩锁测试和 IDD。注意：需要夹具支持。
13
数字集成电路测试系统
特点和性能：最大管脚数： 64pin； 可以提供功能测试、交流参数 测试和直流参数测试；定时精 度10ns；最高测试速度5MHz； 主要测试方式包括合格/不合格 方式（Pass/Fail）、数字记录 方式（Data Log）。 用途：对各类（TTL、NMOS、 CMOS）大、中、小规模数字集 成电路进行动态功能、直流参 数以及交流参数的测试。
特点和性能： 被测物体最大尺寸： 610mm×460mm 扫面区域： 610mm×460mm 图像解析度：1um X-Ray管高压：0～160KV X-Ray管电流：0～1mA 最大几何放大倍率：636倍 观测方向与垂直方向倾斜角度： 0～60 图像感应器水平面可旋转角度： 0～360 被测物最大重量：5kg 用途： 样品内部结构、多余物；PCBA板 焊点（焊接空洞、间距的测量）等 的检查。
4
声学显微镜(C－Mode Scanning
Acoustic Microscope)
特点：C-SAM是一种反射式扫描声学 显微镜，利用超声脉冲探测样品内部 微观状态（无损检测）在C-SAM的图 像中，与背景相比的衬度变化构成了 重要的信息，在有空洞、裂缝、不良 粘接和分层剥离的位置产生高的衬度， 因而容易从背景中区分出来。 性能： 扫描声学显微镜频率范围为 1～500MHz，空间分辨率可达0.1um， 能完成超声波传输时间测量、纵向截 面成象，X/Y二维成象和三维扫描与 成象。
用途：电子元器件、材料及PCB/PCBA 内部各种Байду номын сангаас陷（如裂纹、分层、夹杂 物和空洞等）。
5
扫描电子显微镜
特点：对样品的任何细微结构及其它表面特性放大进行观察和分析。缺点是 样品处于真空环境下，在高电压下还需解决样品表面钝化层的荷电问题。 性能：分辨率高，可以达到1.5nm或更高；放大倍数从几倍到几十万倍，连 续可调；便于跟踪寻找缺陷并建立微观形貌与宏观形貌之间的关系；景深大， 有较强的立体感，适合观察断口等类型的粗糙表面。 用途：用于失效定位和缺陷分析；如观察芯片表面的缺陷、结构。配合X射 线能谱仪，可同时进行成分分析。
形貌观察设备 常规电参数测试设
高阻仪、LCR参数测试仪、漏电流测试仪、耐压测试仪、晶 体管图示仪、网络分析仪、频谱分析仪、模拟信号源、全集 参数测试仪，其它常用电参数辅助性测试设备有频率计、功 率计、微安计、直流电源、微欧计、示波器等。
备（包括一些辅
助性的测试设备） 成数字多路跟踪曲线分析仪、半导体参数测试仪、集成电路