IC封装样品失效分析概述
IC失效分析培训
IC失效分析培训IC失效分析可以分为成品失效分析和过程失效分析两大类。
成品失效分析是指对IC出厂前进行的失效分析，主要目的是保证产品质量。
过程失效分析是对IC制造过程中出现的问题进行分析，目的是解决生产过程中的技术问题，提高生产效率。
IC失效分析的方法主要包括物理分析、电学分析和化学分析等。
物理分析是对IC芯片的结构和组成进行分析，包括倒推分析、扫描电子显微镜（SEM）观察和故障位置定位等。
电学分析是基于IC芯片电学性能参数的分析，主要通过测试仪器进行电性能测试和故障电流查找等。
化学分析是利用化学方法对IC芯片的物质成分进行分析，包括离子束刻蚀、电子探针和质谱仪等。
在IC失效分析中，需要注意以下几个问题。
首先，要选择合适的测试仪器和分析方法，确保分析结果准确可靠。
其次，要注意综合运用不同的分析手段，增加失效分析的全面性和准确性。
同时，要进行充分的实验和数据分析，找出失效原因，并提出相应的解决方法。
最后，要进行足够的技术培训和学习，不断提高失效分析的专业能力。
IC失效分析培训是为了提高工程人员的实际操作能力和技术水平，是提高产品质量的重要手段之一、IC失效分析培训可以从以下几个方面展开。
首先，要对IC失效分析的基本原理和方法进行全面的介绍和解释。
其次，要进行实际操作演练，让学员亲自动手进行IC失效分析，培养其操作技能。
同时，要进行案例分析和讨论，让学员了解实际生产中的IC失效问题，并提出解决办法。
最后，要进行知识巩固和实操考核，确保学员能够熟练掌握IC失效分析的知识和技能。
IC失效分析培训的效果主要由以下几个因素决定。
第一是培训机构的实力和专业水平。
培训机构应该具备先进的实验设备和丰富的教学经验。
第二是培训师资的水平和教学能力。
培训师资应该具备丰富的实际经验和深厚的理论基础，能够给学员提供专业的指导和培训。
第三是培训内容的科学性和实用性。
培训内容应该贴近实际工作，提供实用的解决方案和方法。
第四是学员的学习态度和能力。
塑封IC失效分析及对策
现代激 烈的市场竞争 中， 量是企业 的生命 。 质 当产 品在 使 用 中 由 于 自身质 的 变 化 导 致 产 品丧 失 了 预 定 的 工作 能 力 或 其 性 能 己劣 化 成 不 合 格 的 状 态 时 ， 们 通 常 称 产 品 失效 。 我 电子 器 件 的 失 效 随 着 时 间 的变 化 可 分 为 早 期 失 效 、 正 常 失效 和 退 化 失
Ａｂ ｔ ａ ｔ ｓｒ ｃ ：Ｄｅ ｃ ｉ ｅ ｈ ａｌ ｒ ｆ ｐ ａ ｔ Ｃ ｃ ｍｍ ｏ ｈ ｎ ｍｅ ｏ ｎ ｄ ｔｉ ｓ ｖ ｒ ｌ ｏ ｌ ｓｉ Ｉ ｓ ｒ ｄ ｔ ｅ ｆ ｉ ｅ ｏ ｌ ｓｉ Ｉ ｏ ｂ ｕ ｃ ｎ ｐ ｅ ｏ ｎ ｎ ｉ ｅ ａｌ ｅ ｅ ａ ｆ Ｐ ａ ｔ Ｃ ｃ ｆ ｉ ｒ ｎ ｌｓｓｍ ｅｈ ｄ ｎ ｎ ｌ ｓｓ ｅ ｈ ｉ ｕ ｓｄ ａ ｒ ｔ ｅ ｎ ｅ ｕ ｏ ｗａ ｄ ｔ ｅ ｓ ｐ ｌｓｉ Ｃ ａｌ ｅ ａ ａｙ ｉ ｔ ｏ ｓａ ｄ ａ ａｙ ｉ ｃ ｎ ｑ ｅ ｏ ｎ ｒａｉ ，ａ ｄ ｔ ｎ ｐ ｔ ｒ ｒ ｔ ｓＰ ａ ｔ Ｉ ｕ ｔ ｖ ｈ ｆ ｈ ｅ ｃ
收 稿 日期 ： ０ １１ ． ７ ２ １ － ２２
伤 、 芯 金 属 化 腐蚀 、 属 化 变 形 、 合 金 丝 弯 曲、 管 金 键 金 丝 键 合 焊 盘 凹 陷 、 合 线 损 伤 、 合 线 断裂 和 脱 键 键 落 、 合 引线和焊 盘腐蚀 、 线框架腐 蚀 、 键 引 引线 框
１２ 塑 封 Ｉ 失 效 分 析 方 法 ． Ｃ
常 用 失 效 分 析 的 方 法 有 ：Ａ Ｓ 格 （ ｇ ｒ Ｅ 一奥 Ａｕ ｅ）
电子 分 光 显微 镜 、 Ｓ Ａ — 化 学 分 析 用 的 电子 波 ＥＣ —
芯片封装中的失效机理与故障分析研究
芯片封装中的失效机理与故障分析研究芯片封装是集成电路制造过程中至关重要的一步，它将芯片保护起来，并与外部环境进行连接。
然而，封装过程中可能会出现各种失效和故障，这对芯片的性能和可靠性产生了负面影响。
为了提高芯片的可靠性和稳定性，科学家和工程师们一直在研究芯片封装中的失效机理和故障分析方法。
芯片封装失效机理主要包括三个方面：热失效、机械失效和化学失效。
其中，热失效是最常见的问题之一。
当芯片工作时，产生的热量会使芯片封装材料膨胀和收缩，这可能导致封装材料与芯片之间的粘合层剪切、脱离或者开裂。
此外，温度变化也会导致封装材料的劣化，使其电绝缘性能下降，从而引发故障。
机械失效主要是由于外部力导致封装材料的物理损坏。
芯片封装材料通常是脆性材料，如塑料、陶瓷等，容易在受力下发生裂纹和断裂。
例如，当芯片受到机械冲击或振动时，封装材料可能会剪切、断裂或者产生疲劳裂纹，从而导致芯片失效。
化学失效是由于封装材料与外部环境中的化学物质发生反应而导致的。
化学物质可以是氧气、湿气、有机物等。
当芯片封装材料与这些化学物质接触时，可能会发生氧化、腐蚀、电化学反应等，进而引发芯片故障。
为了解决封装失效问题，故障分析是至关重要的环节。
故障分析旨在确定芯片失效的原因，从而采取相应措施进行修复或预防。
故障分析通常包括以下几个步骤：首先，需要收集失效芯片的相关信息。
这包括失效芯片的型号、使用条件、失效模式等。
通过分析这些信息，可以初步确定芯片失效的可能原因。
其次，进行物理分析。
物理分析是指通过观察芯片失效的外观、形态和结构，来确定失效的机理。
例如，通过显微镜观察失效芯片的微观形貌，可以确定是否存在裂纹、剥离等现象。
此外，还可以使用X射线、电子束等技术进行进一步的材料分析，以确定材料的性质和存在的异常问题。
接下来，进行电学分析。
电学分析是指通过测量失效芯片的电性能参数，来判断芯片的电路结构是否正常。
例如，使用万用表、示波器等设备对芯片进行电流、电压、功率等参数的测量，以了解失效芯片的电路状态。
芯片封装基本流程及失效分析处理方法
芯片封装基本流程及失效分析处理方法一、芯片封装芯片封装的目的在于对芯片进行保护与支撑作用、形成良好的散热与隔绝层、保证芯片的可靠性，使其在应用过程中高效稳定地发挥功效。
二、工艺流程流程一：硅片减薄分为两种操作手段。
一是物理手段，如磨削、研磨等；二是化学手段，如电化学腐蚀、湿法腐蚀等，使芯片的厚度达到要求。
薄的芯片更有利于散热，减小芯片封装体积，提高机械性能等。
其次是对硅片进行切割，用多线切割机或其它手段如激光，将整个大圆片分割成单个芯片。
流程二：将晶粒黏着在导线架上，也叫作晶粒座，预设有延伸IC晶粒电路的延伸脚，用银胶对晶粒进行黏着固定，这一步骤为芯片贴装。
流程三：芯片互联，将芯片焊区与基板上的金属布线焊区相连接，使用球焊的方式，把金线压焊在适当位置。
芯片互联常见的方法有，打线键合，载在自动键合（TAB）和倒装芯片键合。
流程四：用树脂体将装在引线框上的芯片封起来，对芯片起保护作用和支撑作用。
包封固化后，在引线条上所有部位镀上一层锡，保证产品管脚的易焊性，增加外引脚的导电性及抗氧化性。
流程五：在树脂上印制标记，包含产品的型号、生产厂家等信息。
将导线架上已封装完成的晶粒，剪切分离并将不需要的连接用材料切除，提高芯片的美观度，便于使用及存储。
流程六：通过测试筛选出符合功能要求的产品，保证芯片的质量可靠性；最后包装入库，将产品按要求包装好后进入成品库，编带投入市场。
三、芯片失效芯片失效分析是判断芯片失效性质、分析芯片失效原因、研究芯片失效的预防措施的技术工作。
对芯片进行失效分析的意义在于提高芯片品质，改善生产方案，保障产品品质。
四、测试方法1、外部目检对芯片进行外观检测，判断芯片外观是否有发现裂纹、破损等异常现象。
2、X-RAY对芯片进行X-Ray检测，通过无损的手段，利用X射线透视芯片内部，检测其封装情况，判断IC封装内部是否出现各种缺陷，如分层剥离、爆裂以及键合线错位断裂等。
3、声学扫描芯片声学扫描是利用超声波反射与传输的特性，判断器件内部材料的晶格结构，有无杂质颗粒以及发现器件中空洞、裂纹、晶元或填胶中的裂缝、IC封装材料内部的气孔、分层剥离等异常情况。
芯片失效分析的原因(解决方案-常见分析手段)
芯片失效分析的原因（解决方案/常见分析手段）一般来说，芯片在研发、生产过程中出现错误是不可避免的，就如房缺补漏一样，哪里出了问题你不仅要解决问题，还要思考为什么会出现问题。
随着人们对产品质量和可靠性要求的不断提高，失效分析工作也显得越来越重要，社会的发展就是一个发现问题解决问题的过程，出现问题不可怕，但频繁出现同一类问题是非常可怕的。
本文主要探讨的就是如何进行有效的芯片失效分析的解决方案以及常见的分析手段。
失效分析失效分析是一门发展中的新兴学科，近年开始从军工向普通企业普及。
它一般根据失效模式和现象，通过分析和验证，模拟重现失效的现象，找出失效的原因，挖掘出失效的机理的活动。
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。
失效分析基本概念1.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。
2.失效分析的目的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。
3.失效模式是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。
4.失效机理是指失效的物理化学过程，如疲劳、腐蚀和过应力等。
失效分析的意义1.失效分析是确定芯片失效机理的必要手段。
2.失效分析为有效的故障诊断提供了必要的信息。
3.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。
4.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芯片开封：。
芯片失效分析方法总结
芯片失效分析方法总结芯片失效分析方法总结1 、C-SAM（超声波扫描显微镜)，无损检查:１.材料内部的晶格结构，杂质颗粒．夹杂物．沉淀物．2. 内部裂纹. 3.分层缺陷.4.空洞,气泡,空隙等. 德国2 、X－Ray（这两者是芯片发生失效后首先使用的非破坏性分析手段），德国Fein微焦点Xray用途：半导体BGA，线路板等内部位移的分析；利于判别空焊，虚焊等BGA焊接缺陷. 参数：标准检测分辨率＜500纳米；几何放大倍数: 2000 倍最大放大倍数: 10000倍；辐射小: 每小时低于1 μSv ；电压: 160 KV, 开放式射线管设计防碰撞设计；BGA和SMT（QFP）自动分析软件，空隙计算软件，通用缺陷自动识别软件和视频记录。
这些特点非常适合进行各种二维检测和三维微焦点计算机断层扫描(μCT)应用。
Fein微焦点X射线（德国）Y.COUGAR F/A系列可选配样品旋转360度和倾斜60度装置。
Y.COUGAR SMT 系列配置140度倾斜轴样品，选配360度旋转台3 、SEM扫描电镜/EDX能量弥散X光仪（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）, 日本电子4 、EMMI微光显微镜/OBIRCH镭射光束诱发阻抗值变化测试/LC 液晶热点侦测(这三者属于常用漏电流路径分析手段,寻找发热点，LC 要借助探针台，示波器）5 、FIB 线路修改，切线连线，切点观测，TEM制样，精密厚度测量等6 、Probe Station 探针台/Probing Test 探针测试，ESD/Latch-up静电放电/闩锁效用测试（有些客户是在芯片流入客户端之前就进行这两项可靠度测试，有些客户是失效发生后才想到要筛取良片送验）这些已经提到了多数常用手段。
失效分析前还有一些必要的样品处理过程。
7 、取die,decap（开封，开帽）,研磨,去金球 De-gold bump,去层,染色等，有些也需要相应的仪器机台，SEM可以查看die表面，SAM以及X－Ray观察封装内部情况以及分层失效。
芯片失效分析报告
芯片失效分析报告1. 引言本报告对芯片失效进行分析和评估，以帮助公司更好地了解芯片失效的原因和影响，并采取相应的措施进行修复和改进。
2. 背景芯片失效是指在芯片的使用过程中出现异常现象，如性能下降、功能失效、电路损坏等。
芯片失效可能导致产品质量问题、客户投诉和经济损失，因此需要进行详尽的分析来找到失效的原因。
3. 失效分析方法为了分析芯片失效的原因，我们采用了以下的方法和步骤：3.1 样本收集我们收集了一批出现失效的芯片样本，采用随机抽样的方式，确保样本的代表性和可靠性。
3.2 外观检查对收集到的芯片样本进行外观检查，观察是否存在明显的物理损坏和异常现象。
3.3 功能测试对芯片样本进行功能测试，验证是否存在功能失效的情况。
3.4 电性能测试对芯片样本进行电性能测试，检查是否存在电性能参数异常的情况。
3.5 失效模式分析根据外观检查、功能测试和电性能测试的结果，分析芯片失效的模式，找出共性和特殊性。
3.6 根本原因分析与芯片制造商进行沟通，获得芯片制造过程、材料和工艺的相关信息，结合失效模式分析的结果，分析芯片失效的根本原因。
3.7 影响评估评估芯片失效对产品质量和客户满意度的影响，分析潜在的经济损失。
4. 失效分析结果经过上述的分析步骤，我们得到了以下的失效分析结果：4.1 失效模式根据上述的失效分析方法，我们发现芯片失效主要表现为电性能参数异常和功能失效两种模式。
4.2 根本原因经过与芯片制造商的沟通和分析，我们发现芯片失效的根本原因是制造工艺问题导致的材料质量不稳定。
4.3 影响评估芯片失效对产品质量和客户满意度的影响较大，可能导致产品召回和客户投诉增加，进而对公司的声誉和经济利益产生负面影响。
5. 结论根据上述的失效分析结果，我们得出以下结论：•芯片失效的根本原因是制造工艺问题导致的材料质量不稳定；•芯片失效可能导致产品质量问题、客户投诉和经济损失。
6. 建议针对芯片失效问题，我们提出以下建议：•加强芯片制造过程的质量控制，确保材料质量的稳定性和可靠性；•建立失效监测和分析机制，及时发现和解决潜在的失效问题；•加强与芯片制造商的合作和沟通，共同解决芯片失效问题。
IC失效分析报告
IC失效分析报告1. 介绍本报告是针对IC（集成电路）的失效进行的分析和调查。
IC 在电子设备中发挥重要作用，任何失效都可能导致设备功能异常或完全失效。
本报告旨在确定IC失效的原因，并提供解决方案以避免类似问题的再次发生。
2. 失效分析针对IC失效，我们进行了以下分析和调查：2.1 外部环境因素我们排除了外部环境因素对IC失效的影响。
设备在正常工作环境内，没有暴露在任何极端温度、湿度或其他有害条件下。
2.2 设计问题我们检查了IC的设计，并未发现任何明显的问题。
所有电路和元件都符合相关设计规范，并经过充分测试和验证。
2.3 制造问题我们对IC的制造过程进行了详细调查。
虽然没有发现明显的制造缺陷，但我们注意到有一些细微的工艺偏差可能会导致失效。
将来建议在制造过程中更加严格地控制工艺参数，以减少失效风险。
2.4 电路连接问题我们仔细检查了IC与其他电路之间的连接，并发现一些连接不良的情况。
这些连接问题可能导致信号传输错误或电流过载，从而引发IC失效。
建议在安装和连接过程中加强质量控制，确保所有连接牢固可靠。
3. 解决方案鉴于我们的分析结果，为了解决IC失效问题以及预防类似问题的再次发生，我们提出以下解决方案：3.1 优化工艺建议制造商优化IC的制造工艺，确保工艺参数的准确性和一致性。
通过更严格的工艺控制，可以降低失效的风险。
3.2 提高连接质量建议设备制造商加强连接质量控制，确保IC与其他电路之间的连接牢固可靠。
这可以避免连接问题导致的失效。
4. 结论本报告对IC失效进行了详细分析和调查，排除了外部环境因素和设计问题对失效的影响，并提供了解决方案以避免类似问题再次发生。
建议制造商在制造过程中加强工艺控制，同时设备制造商应加强连接质量控制。
这些措施将有助于提高IC的可靠性和耐久性。
IC可靠性与失效分析
二、IC失效分析1.失效分析的原因、目的和地位所谓失效分析，就是对失效的产品进行分析，以找出失效原因、改进原始设计和生产工艺。
正确的改进行动来源于正确的查找到缺陷所在并分析产生缺陷的原因。
IC的产品设计极具复杂的设计、制程繁多并且对环境要求极高的生产工艺和复杂的测试方法。
在这些设计和生产工艺中，任何一个环节控制的不好，都有可能导致IC产品的最终失效。
能有效地寻找到导致IC失效的根源所在，并改进和控制生产工艺IC，以提供良率是各IC设计公司和制造厂孜孜以求的目标。
因此，失效分析在IC领域占有举足轻重的作用。
失效分析的对象，以公司个体为研究对象，大体可以分为3类：（1）到达最终客户后发现不良而退回分析的产品（2）本公司生产最后道工艺后，最终测试发现的不良品（3）第三类就是上面介绍的可靠度测试过程中或过程之后发现的测试NG的IC 产品。
2.失效分析的一般流程失效分析需要遵守一定的流程。
常见的IC失效分析流程如下（主要针对产品级的IC）：（1）接收不良品失效的信息反馈和分析请求。
主要的信息包括：指失效模式，参数值，客户抱怨内容，型号，批号，失效率，所占比例等，与正常品相比不同之处。
（2）记录各项信息内容，以在长期记录中形成信息库，为今后的分析工作提供经验值（3）收信工艺信息，包括与此产品有关的生产过程中的人，机，料，法，环变动的情况。
（4）失效确认。
一般是用Tester或者Curve tracer量测失效IC的AC和DC 的电性能，以确认失效模式是否与收集的失效模式信息一致。
AC方面的测试分析涉及到产品的功能层次，而DC方面的测试是设计针对产品的主要电性能（开路、短路、漏电、）。
对于开路和短路情况，要观察开路和短路测试值是开路还是短路，还是芯片不良，如是开路或短路，则要注意是第几脚开路或短路；对于非开短路的漏电流情况，产品要彻底清洗（用冷热纯水或有机溶剂如丙酮）后再进行下述烘烤试验：125度烘烤24小时或175度烘烤4小时以上，烘箱关电源后门打开45度角缓慢冷却1小时后再测其功能，如功能变好，则极有可能是封装或者测试问题，要对封装工艺要严查。
电子元器件失效数据
1、样品名称：控制电路背景：该芯片用于柜机室内电控盒组件上。
生产线上检测的过程中，正版功能测试出现异常。
故障集成电路程序教研室发生程序错乱。
失效模式：功能失效失效原因：过压和闩锁分析结论：过压或电压脉冲引起端口网络击穿和端口网络局部闩锁失效。
分析说明：样品端口游记不大电流过热的现象，但未见端口网络局部熔融，原因是失效样品端口有过电压或电压脉冲，引起端口网络击穿；电压脉冲也因其另一端口网络产生局部闩锁效应而产生大电流，从而导致金丝键合引线过热，芯片金属化过热和层间金属化短路的现象。
2、通信接口集成电路背景：该电路作为信号通信接口，整机板有多只该型号样品，失效样品在班上具有特定的位置特征。
是小样品在整机工艺线上的检测时发现信号通信异常。
失效模式：功能失效失效原因：闩锁分析结论：闩锁效应引起的过电流烧毁失效。
分析说明：失效样品封装塑料鼓起、破裂，并有焦黄的现象，说明是小样品曾经经过够电流而产生局部高温的过程；开封后可观察到芯片的大多数金丝、电源及多数段楼有大面积金属过热、烧焦或熔融现象，证明失效样品芯片时由于大电流导致过热烧毁。
3、频谱分析电路背景;在温度循环试验中，多个频谱分析电路出现问题，是小钱累计工作时间120min。
测量中使用了两个测控台，两个测控台不共地。
在连续发生频谱分析电路失效后，后续的温度循环试验中，两个测控台采用了共地措施，并且将温度循环箱的接线口处进行了密封，清除了温箱内的结霜现象；采取这些措施以后，在进行温循环是没有再发生频谱分析电路的失效现象。
失效模式：参数异常失效原因：静电和过电损伤分析结论：失效是由静电击穿和电烧毁引起。
分析说明：测试证实了样品的失效模式，并排除水汽影响：是小样品均发现芯片上存在着不同程度的击穿和烧毁。
失效部位主要集中在芯片中靠近Pad位置的防静电输入保护网部分，1只样品芯片上的PLN9端是该FPCA的I/O端口。
多数为静电击穿。
4、单片机电路背景：高速CMOS单片机电路装机前已进行过筛选。
IC失效分析培训
原因分析
针对具体案例进行深入分析，找出导致失 效的根本原因，如设计不合理、制造工艺
问题、使用条件恶劣等。
失效现象
芯片性能异常、功能失效或无法正常工作 。
预防措施
针对不同类型的失效原因，采取相应的预 防措施，如改进设计、优化制造工艺、提 供详细的使用说明和注意事项等。
学员反馈积极
通过问卷调查和课堂互动，学员 们对本次培训的评价普遍较高， 认为培训内容实用、讲解清晰，
对实际工作有很大的帮助。
未来发展趋势预测
技术不断创新
随着半导体技术的不断发展，IC 失效分析技术也将不断创新和完 善，例如更高精度的分析工具、
更智能化的数据分析方法等。
行业应用拓展
IC失效分析不仅应用于半导体行业 ，还可拓展至电子、通信、汽车等 多个领域，未来市场需求将更加广 泛。
片损坏。
失效现象
芯片功能异常，如无法正常工 作、性能下降或完全失效。
原因分析
ESD产生的高电压或大电流脉 冲对芯片内部电路造成破坏， 如击穿绝缘层、烧毁晶体管等 。
预防措施
加强静电防护措施，如穿戴防 静电服装、使用防静电设备和
工具、控制环境湿度等。
案例二：过电应力引发IC失效
过电应力描述
失效现象
在IC芯片上施加超过其承受能力的电压或电 流。
透射电子显微镜（TEM）
02
将IC切片后，用高能电子束穿透样品，通过检测透射电子获取
内部结构信息。
能量散射光谱（EDS）
03
配合SEM或TEM使用，通过检测样品散射的电子能量，确定IC
材料的元素组成。
X射线与红外检测技术
半导体芯片常用失效分析方法
半导体芯片常用失效分析方法失效分析赵工半导体工程师 2022-10-12 09:06 发表于北京显微镜分析OM 无损检测:蔡司金相显微镜OM服务介绍：可用来进行器件外观及失效部位的表面形状，尺寸，结构，缺陷等观察。
金相显微镜系统是将传统的光学显微镜与计算机（数码相机）通过光电转换有机的结合在一起，不仅可以在目镜上作显微观察，还能在计算机（数码相机）显示屏幕上观察实时动态图像，电脑型金相显微镜并能将所需要的图片进行编辑、保存和打印。
服务范围：可供研究单位、冶金、机械制造工厂以及高等工业院校进行金属学与热处理、金属物理学、炼钢与铸造过程等金相试验研究之用服务内容：1.样品外观、形貌检测2.制备样片的金相显微分析3.各种缺陷的查找体视显微镜OM 无损检测:蔡司服务介绍：体视显微镜，亦称实体显微镜或解剖镜。
是一种具有正像立体感的目视仪器，从不同角度观察物体，使双眼引起立体感觉的双目显微镜。
对观察体无需加工制作，直接放入镜头下配合照明即可观察，成像是直立的，便于操作和解剖。
视场直径大，但观察物要求放大倍率在200倍以下。
服务范围：电子精密部件装配检修，纺织业的品质控制、文物、邮票的辅助鉴别及各种物质表面观察服务内容：1.样品外观、形貌检测2.制备样片的观察分析3.封装开帽后的检查分析4.晶体管点焊、检查X－Ray无损检测:德国依科视朗服务介绍：X-Ray是利用阴极射线管产生高能量电子与金属靶撞击，在撞击过程中，因电子突然减速，其损失的动能会以X-Ray形式放出。
而对于样品无法以外观方式观测的位置，利用X-Ray穿透不同密度物质后其光强度的变化，产生的对比效果可形成影像，即可显示出待测物的内部结构，进而可在不破坏待测物的情况下观察待测物内部有问题的区域。
服务范围：产品研发，样品试制，失效分析，过程监控和大批量产品观测服务内容：1.观测DIP、SOP、QFP、QFN、BGA、Flipchip等不同封装的半导体、电阻、电容等电子元器件以及小型PCB印刷电路板2.观测器件内部芯片大小、数量、叠die、绑线情况3.观测芯片crack、点胶不均、断线、搭线、内部气泡等封装缺陷，以及焊锡球冷焊、虚焊等焊接缺陷C-SAM（超声波扫描显微镜)，无损检测:sonix1.材料内部的晶格结构，杂质颗粒．夹杂物．沉淀物．2. 内部裂纹.3.分层缺陷.4.空洞,气泡,空隙等.I/V Curve advanced smart-1服务介绍：验证及量测半导体电子组件的电性、参数及特性。
芯片失效分析_
形貌象技术
• 光学显微术：分辨率3600A，倍数1200X 景深小，构造简单
对多层结构有透明性，可不制样 • 扫描电子显微镜：分辨率50A，倍数10万
景深大，构造复杂 对多层结构无透明性，需制样
信息产业部电子五所分析中心
以测量电压效应为基础的失效 定位技术
信息产业部电子五所分析中心
以测量电流效应为基础的失效 定位技术
• 红外热象技术 用途：热分布图，定热点 • 光发射显微镜 用途：微漏电点失效定位
栅氧化层缺陷，pn结缺陷，闩锁效应 • 电子束感生电流象 用途：pn结缺陷
信息产业部电子五所分析中心
用途：确定断路失效点位置 主要失效定位技术： • 扫描电镜的电压衬度象 • 机械探针的电压和波形测试 • 电子束测试系统的电压和波形测试
信息产业部电子五所分析中心
SEM电压衬度象原理
信息产业部电子五所分析中心
失效机理的概念（续）
• 参数漂移的可能失效机理：封装内水汽 凝结、介质的离子沾污、欧姆接触退化、 金属电迁移、辐射损伤
信息产业部电子五所分析中心
失效分析的作用
• 确定引起失效的责任方 • 确定失效原因 • 为实施整改措施提供确凿的证据
信息产业部电子五所分析中心
• 反射式扫描声学显微技术
用途：观察芯片粘接的完整性，微裂纹，
界面断层
信息产业部电子五所分析中心
检漏技术
• 粗检：负压法、氟碳加压法 • 细检：氦质谱检漏法
信息产业部电子五所分析中心
负压法检漏
失效发生期与失效机理的关系
• 早期失效：工艺缺陷、材料缺陷、筛选 不充分
• 随机失效：静电损伤、过电损伤 • 磨损失效：元器件老化 • 随机失效有突发性和明显性 • 早期失效、磨损失效有时间性和隐蔽性
芯片(IC)知识与芯片失效分析技术
芯片失效分析主讲人：胡敏目录一、相关概念二、IC工艺三、IC结构四、失效分析原则五、失效分析方法六、失效分析注意事项七、案例总结失效：产品失去规定的功能。
失效模式：失效的表现形式。
可靠性：指在规定条件下和规定时间内完成规定功能的能力。
分固有可靠性和使用可靠性，固有可靠性指通过设计和制造形成的内在可靠性，使用可靠性指在使用过程中发挥出来的可靠性。
它受环境条件，使用操作，维修等因素的影响，使用可靠性总小于固有可靠性。
失效机理：导致器件失效的物理，化学变化过程。
失效原因：导致发生失效的原因，包括设计，制造，使用和管理等方面问题。
失效分析目的：通过失效分析验证器件是否失效，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，包括器件生产工艺，设计，材料，使用和管理等方面的改进，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。
¾晶圆的形成晶种插入硅熔体中晶种旋转拉升得到晶棒切割成晶圆¾成型后晶圆结构保护层（钝化层）电极层（金）多晶硅栅氧化层掺杂硅氧化层硅衬底磨片—划片—装片—球焊—包封—后固化—电镀—打印冲切成型—测试—包装磨片—将芯片的反面（非布线的一面）根据工艺标准要求磨去一层，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。
装片—将已划好片的大圆片上的单个芯片用吸嘴取下后装在引线框的基岛上。
此时芯片背面上须用粘接剂粘在基岛上。
球焊—用金丝（在一定的温度，超声，压力下）将芯片上某一点（压焊区）与引线框适当位置（第二点）相连。
包封—用树脂体将装在引线框上的芯片封起来，对芯片起保护作用和支撑作用。
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。
塑封IC常见失效及对策
塑封IC常见失效及对策1 引言在现代激烈的市场竞争中，质量是企业的生命。
当一种产品的性能不合格时，我们通常称产品失效。
电子器件的失效可分为早期失效和使用期失效，前者多是由设计或工艺失误造成的质量缺陷所致，可以通过常规电参数检验和筛选进行检测，后者则是由器件中的潜在缺陷引起的，潜在缺陷的行为与时间和应力有关，经验表明，潮汽吸附、腐蚀和热机械应力、电过应力、静电放电等产生的失效占主导地位。
2 塑封IC常见失效塑封IC是指以塑料等树脂类聚合物材料封装的集成电路。
由于树脂类材料具有吸附水汽的特性，故限制了其在航天、航空等领域的应用。
其常见的失效有：(1)芯片破裂；(2)管芯钝化层损伤；(3)管芯金属化腐蚀；(4)金属化变形；(5)键合金丝弯曲；(6)金丝键合焊盘凹陷；(7)键合线损伤；(8)键合线断裂和脱落；(9)键合引线和焊盘腐蚀；(10)引线框架腐蚀；(11)引线框架的低粘附性及脱层(12)包封料破裂；(13)包封材料疲劳裂缝；(14)封装爆裂(“爆米花”)(15)电学过载和静电放电；(16)焊接点疲劳。
3 塑封IC失效分析中的理化分析方法理化分析是搞清失效机理的最先进的分析方法，以下简要介绍一些理化分析方法的基本原理及其在失效分析中的应用。
3．1 扫描电子显微镜扫描电子显微镜是运用电子束在样品上逐点扫描，引起二次电子发射，再将这些二次电子等信息转换成随试样表面形貌、材料等因素而变化的放大了的信息图像。
它与光学显微镜等相比，具有聚焦景深长、视野大、不破坏样品，并富有立体感，分辨率高，能观察lOnm以下的细节，放大倍数可以方便地在20-10万倍连续变化等优点，是目前最有效的一种失效分析工具。
3．2 电子微探针电子微探针是利用细电子束作为X射线的激发源，打在要分析的样品表面(穿透深度一般约1-3μm)，激发产生出与被打击的微小区域内所包含元素的特征X射线谱，通过对特征X射线波长和强度的分析，来判断样品的成分和数量情况，对硅中缺陷、pn结区重金属杂质沉淀，半导体材料微区域杂质及扩散层剖面杂质等进行分析，以确定潜在的失效模式。
IC失效分析(塑封体分层)
塑封器件常见失效模式及其机理分析1、受潮腐蚀对塑封器件而言，湿气渗入是影响其气密性导致失效的1）由于树脂本身的透湿率与吸水性，水气会直接通过塑封料包封层本体扩散到芯片表面；2）通过塑封料包封层与金属框架间的间隙，然后再沿着内引线与塑封料的封接界面进入器件芯片表面。
当湿气通过这两条途径到达芯片表面时，在表面形成一层导电水膜，并将塑封料中的Na+、CL－离子也随之带入，在电位差的作为下，会加速对芯片表面铝布线的电化学腐蚀，最终导致电路内引线开路。
随着电路集成度的不断提高，铝布线越来越细，因此，铝布线腐蚀对器件寿命的影响就越发严重。
其腐蚀机理均可归结为铝与离子沾污物的化学反应：由于水汽的浸入，加速了水解物质 （Na+、CL－）从树脂中的离解，同时也加速芯片表面钝化膜磷硅玻璃离解出(PO4)3－。
腐蚀过程中离解出的物质由于其物理特性改变，例如脆性增加、接触电阻值增加、热膨胀系数发生变化等，在器件使用或贮存过程中随着温度及加载电压的变化，会表现出电参数漂移、漏电流过大，甚至短路或开路等失效模式，且有些失效模式不稳定，在一定条件下有可能恢复自1962年开始出现塑封半导体器件，因其在封装尺寸、代替原先的金属、陶瓷封装器件。
但塑封器件在发展初、中期可靠性水平较低，在80年代之后，随着高纯度、低应力的塑封材料的使用，高质量的芯片钝化、芯片粘接、内涂覆材料、引线键合、加速筛选工艺及自动模制等新工艺技术的发展，使得塑封器件的可靠性逐步赶上金属封装与陶瓷封装的器件。
一般塑封器件的失效可分为早期失效和使用期失效，前者多是由设计或工艺失误造成的质量缺陷所致，可通过常规电性能检测和筛选来判别；后者则是由器件的潜在缺陷引起的，潜在缺陷的行为与时间和应力有关，经验表明，受潮、腐蚀、机械应力、电过应力和静电放电等产生的失效占主导地位。
塑封器件，就是用塑封料把支撑集成芯片的引线框架、塑封器件封装材料主要是环氧模塑料。
环氧模塑料是以环氧树脂为基体树脂，以酚醛树脂为固化剂，再加上一些填料，如填充剂、阻燃剂、着色剂、偶联剂等微量组分，在热和固化剂的作用下环氧树脂的环氧基开环与酚醛树脂发生化学反应，产生交联固化作用使之成为热固性塑料。
芯片封装失效分析
毕业设计（论文）专业班次姓名指导老师成都工业学院二0 0九年六月芯片封装失效分析目录第一章引言 (1)1.1 微电子封装的作用和意义 (1)1.2 封装失效分析的意义和现状 (2)1.2.1 封装失效分析的意义 (3)1.2.2 封装失效分析国内外发展现状 (4)第二章微电子封装失效分析 (6)2.1 封装失效的概述 (6)2.1.1 失效的定量判据 (6)2.1.2 失效的分类 (7)2.1.3 封装失效分析的流程 (12)2.2 破坏性物理分析和显微分析方法 (13)2.2.1 破坏性物理分析 (13)2.2.2 常用的显微分析技术 (14)第三章封装互连 (21)3.1 封装互连技术 (21)3.1.1 互连的作用和分类 (21)3.1.2 引线键合工艺 (22)3.2 Au线和Al线互连 (24)3.2.1 Au线互连 (24)3.2.2 Al线互连 (25)3.3 Cu线互连 (26)3.3.1 Cu线互连的发展 (26)3.3.2 Cu线互连 (26)3.3.3 Cu互连的未来 (30)第四章塑料封装材料 (31)4.1 塑封材料的概述 (31)4.1.1 塑封环氧树脂发展现状 (31)4.1.2 塑封环氧树脂的组成 (32)4.2 塑封料相关问题研究 (33)4.3 塑封材料的未来发展 (39)参考文献 (44)Ⅲ摘要封装作为微电子产业的三大支柱之一，在微电子产业中的地位越来越重要。
随着微电子产业不断的发展，轻型化，薄型化，小型化的微小间距封装成为发展需要。
而封装的相关失效成为制约封装向前发展的瓶颈。
本文通过大量的调研文献，对封装失效分析的目的，内容和现状进行总结，并对封装失效分析的未来发展进行展望。
本文的主题是对封装中最重要的两个方面引线键合和塑料封装材料产生的相关失效进行归纳总结。
本文从封装在微电子产业中的作用出发，引出对封装的失效进行分析的重要性，并说明了国内外封装产业的差距。
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IC封装样品失效分析概述Angus2011-12-05IC封装样品失效分析FA (Failure Analysis),失效分析不仅有助于提高产品可靠性，而且可以带来很高的经济效益，是IC生产中不可缺少的部分。
按照分析目的或分析手段，FA可分为：PFA(Physical Failure Analysis), 是主要做物理、材料方面的失效分析EFA(Electrical Failure Analysis),是以电学测试为主的失效分析，IC封装样品失效分析Cu pad on substratePillar Bump失效分析的目的：分析失效现象，确定失效原因，提出改善建议，提高产品可靠性如何做失效分析：先简单后复杂，先外后内，先无损后有损IC封装样品失效分析1.X-Ray (X射线检测)2.C-SAM (超声波检测)3.Microscope (显微镜检测)4.SEM & EDX(扫描电镜及能谱检测）5. Decapsulation(开帽检查）6.Cross-Section (Polish&FIB)7.EFA(EMMI, OBIRCH，InGaAs)1.X-Ray (X射线检测)X射线是1895年由伦琴发现的，因此也叫伦琴射线。
X射线肉眼不可见，但可是照相底片感光，具有很强的穿透力。
X射线本质上是一种波长很短的电磁波，波长范围0.01~ 10nm,介于紫外线与γ射线之间。
左图为X射线的产生原理图：1.在阴极灯丝1与阳极4之间加直流高压(上万伏)，2.灯丝产生大量热电子，3.电子在高压电场作用下，冲击阳极上的靶材5，4.靶材受电子激发产生X射线。
灯丝的材质通常为钨，靶材的材质有Ti、Cu、Mo等由于1.X 射线具有很强的穿透性以及能够使照相底片感光。
2.X 射线作用在物体上时，存在穿透和吸收两部分，越重的原子或者越致密的结构对X 射线的吸收越显著，而诸如裂纹，空洞，酥松，夹杂等对X 射线基本无吸收，100%穿透.基于以上两点，X 射线检测被广泛使用在工业检测和医学检测领域。
在半导体领域，X 射线通常用来查看封装体内部的缺陷，例如空洞，多余物等，结构查看1.X-Ray (X 射线检测)1.X-Ray (X射线检测) X-Ray检测机台)1.X-Ray (X射线检测应用举例：1.查看金线的完整性1.X-Ray (X射线检测)应用举例：2.查看Bump与焊盘的润湿情况：正常情况下，锡熔化后在表面张力的作用下，与铜焊盘润湿良好，形状上会“塌”下来。
如下图所示，左图上的Bump与焊盘润湿不良，右图上的Bump与焊盘润湿良好。
引起润湿不良的原因通常有：1.回流参数不正确，包括回流温度，回流时间，助焊剂等；2.Bump表面存在沾污或氧化。
应用举例：3.查看Bump 内部是否存在空洞、夹杂等缺陷。
如下图所示，左图上的Bump 内部存在大量空洞，右图上的Bump 正常。
造成的空洞的原因主要有：1.镀液与UBM 润湿不够，导致夹杂或小气泡残留在UBM 表面，这方面杯镀机台更容易产生空洞；2.镀液沾污导致夹杂物残留在Bump 内部。
1.X-Ray (X 射线检测)1.X-Ray (X射线检测)需要注意的是，X射线检测存在一个缺陷，通过X射线将立体的缺陷投影到平面上，因此无法确定缺陷的具体位置和大小，有时还会引起误判，例如下图所示。
此种情况需要从垂直的两个方向来进行X射线成像现在全国共有放射源使用单位12400多家，使用放射源107000枚。
使用过程当中，每年以5％到10％的速度在递增。
铱1921.X-Ray (X 射线检测)射线的伤害：比X-Ray 射线波长更短、穿透能力更强的电磁波是γ射线.不管是X 射线，还是γ射线，都对人体有不同程度的伤害。
目前工业检测中常用的射线既有X 射线，也有γ射线，γ射线源主要为铱192。
2.C-SAM (超声波检测)1.何为超声波1.1 波可分为电磁波和机械波：无线电波、可见光、X射线属于电磁波，具有波动性与粒子性双重属性，无需传播介质；各种声音、物体的振动及超声波属于机械波，只能在一定的介质中传播。
1.2 将频率超过20kHz的振动波定义为超声波。
2.C-SAM (超声波检测)2. 超声波检测的原理超声波检测的原理如下图，超声波在物体中传播时，在两个不同介质的接触面上会发生反射，通过确认反射波的强度及回波时间来确定物体中的缺陷。
2.C-SAM (超声波检测)5M-30MHZ230MHZ ，Various focal lengths3. 超声波检测机台及超声波探头2.C-SAM (超声波检测) 4. 超声波检测举例3.Microscope (显微镜检测)光学显微镜是进行失效分析的主要工具之一，优点是操作简单，图像彩色透明光学显微镜根据放大倍数可分为立体显微镜和金相显微镜，两者结构、成像原理、使用方法相似，通过物镜+目镜组合来成像。
立体显微镜：放大倍数小(大概5倍到100倍)、但景深大，立体感强金相显微镜：放大倍数大(50至1000倍)，但景深小，主要用于观察平面成像3.Microscope (显微镜检测)立体显微镜目前JCAP在中测有2台，植球1台，FA1台，共4台立体显微镜3.Microscope (显微镜检测)金相显微镜普通光学显微镜的局限性: (1)分辨率低及放大倍率不够(2)景深小分辨率局限：由于受到光源波长及衍射性质的限制，普通光学显微镜的理论分辨率约为2000Å。
放大倍率局限：M=眼睛分辨本领光学显微镜分辨本领≈1000倍分辨率：指仪器能清晰的分辨两个特征点之间的最小距离。
d=0.612λnsinα约0.2mm约2000Å=3.Microscope (显微镜检测)SEM 3000XOM 1000X3.Microscope (显微镜检测)以下两张照片是Pillar Bump 的结构照片，1000Å厚度的Ti 层在金相显微镜下只能勉强看见而扫描电镜则可以清楚了解Ti 层与上下层之间的结合情况。
3.Microscope (显微镜检测)以下照片为同一芯片在金相显微镜与SEM及曝光机台的对比照片。
显微镜显微镜SEM曝光机台4.SEM & EDX (扫描电镜及能谱检测）SEM，全称Scan Eletronic Microscope，是失效分析中非常重要的手段。
普遍使用的功能：1.样品表面形貌观察(二次电子成像)2.化学成分分析(X射线能谱仪)4.SEM & EDX (扫描电镜及能谱检测）扫描电镜机台：扫描电镜的腔体：样品电子枪4.SEM & EDX (扫描电镜及能谱检测）4.SEM & EDX (扫描电镜及能谱检测）扫描电镜的成像原理：阴极加直流电压，产生电子束，经电磁透镜聚焦后形成一束直径几十埃到几千埃的电子束流，以此电子束流在样品表面进行逐行扫描，电子束轰击样品表面，激发出许多信息，分类收集就能得到各种结果。
物镜镜头入射可见光源反射可见光源4.SEM & EDX (扫描电镜及能谱检测）Beetle Ant4.SEM & EDX (扫描电镜及能谱检测）5.Decap (开帽检查)DECAP 有化学开封、机械开封和激光开封，目前最常用的还是化学开封，主要针对塑封料开封, 即开盖/开帽, 指去除IC 封胶, 同时保持芯片功能的完整无损, 保持Die, Bond Pads, Bond Wires 或者Bond Bumps 乃至Lead-Frame 不受损伤, 为下一步芯片失效分析实验做准备.6. Cross-Section截面分析Cross-Section截面分析是芯片失效分析中的重要手段，尤其对通过Bump互联的片，例如Bump与Pad之间的结合情况只有通过Cross Section的方式才能确定。
Cross-Section分析的基本步骤：1.芯片准备2.芯片镶嵌(便于后续磨抛)3.样品砂纸打磨(磨到目标截面)4.样品抛光(去除打磨造成的损失层)5.截面观察(光学显微镜或SEM)A.Sample Prepare样品准备★在做样品的Cross-Section前，首先需要了解样品:目标截面在哪儿、如何得到目标截面、目标截面上的形貌分布，不清楚以上信息就着手制样就极有可能得不到自己想要的结果。
☆最简单的样品为单颗芯片，以美新Cobra芯片为例，查看Bump与Pad的结合情况.截面B截面AA.Sample Prepare样品准备☆如果芯片被塑封料包裹，甚至多颗芯片包裹在一起，首先需要了解塑封料内的芯片分布，其次需要借助参照点来判断目标截面的位置及如何得到目标截面。
以美新Cobra塑封后的成品芯片为例，如需查看Bump与Pad 的结合，需从芯片底部(基板处)向上磨到Bump位置。
2mmA.Sample Prepare样品准备☆如果芯片比较大，如下图所示的山寨机通用的MTK主芯片，需要查看芯片中心位置的Bump连接情况，如果从一侧磨起，需要磨掉6.5mm才能达到目标截面，浪费人力及材料，此种情况可以选择—切割。
13mm目标截面切割面☆由于本人没有切割芯片的经验，因此以切割其他样品举例A.Sample Prepare 样品准备A.Sample Prepare样品准备切割机A.Sample Prepare样品准备样品夹，用来固定芯片，方便后续镶嵌样品镶嵌料B.Mounting镶嵌—热镶热镶嵌的机台为镶嵌机，原料为镶嵌料，即颗粒状的树脂。
工作原理：通过加热加压，将镶嵌料融化并包裹样品，与芯片塑封过程相似B.Mounting镶嵌-冷镶冷镶用原材料：树脂、固化剂、脱模剂所有原料均为化学用品，有刺鼻气味，使用过程需注意安全，戴手套，不能接触皮肤B.Mounting镶嵌-冷镶冷镶用治具：镶嵌模B.Mounting镶嵌-冷镶其他用具：一次性杯子，因为树脂固化后无法清洗一次性木棒，用来搅拌树脂与固化剂，使成分均匀容量贴纸、一次性手套B.Mounting镶嵌-冷镶在一次性杯子中，按照1份固化剂+2~3份树脂的比例来调配溶液：1.每个镶嵌样品固化后的体积约为13ml,固化前约16ml,考虑其他损失，可以按照每个样品20ml的量来调配溶液。
2.先倒入固化剂溶液，后倒入树脂溶液3.倾斜杯体，用一次性木棒轻轻搅拌溶液，使成分均匀，持续约30S，再静置约30S注入树脂凝固时间约1H 4.在镶嵌模的底部和侧壁涂上脱模剂5.将样品夹放置在镶嵌模底部中间位置，并确认芯片是否存在歪斜6.将调配好的树脂溶液沿着木棒缓慢倒入镶嵌模中，避免将样品夹冲倒7.树脂与固化剂发生反应，发热，静置约1H 后即可取下镶嵌样品B.Mounting 镶嵌-冷镶取出镶嵌样品B.Mounting镶嵌-冷镶真空镶嵌机，相对于在空气中镶嵌，可以得到更好的镶嵌质量B.Mounting镶嵌-冷镶小芯片的镶嵌相对于大芯片要困难得多，小芯片的镶嵌可以通过样品夹或者借助双面胶来实现。