电子元器件失效分析

介绍了失效分析的基本概念和技术,以及失效分析模型

电子元器件失效分析技术培训讲稿

默认分类 2007-11-06 00:22:44 阅读256 评论0字号：大中小

电子元器件失效分析技术

可靠性分析中心

基本概念和失效分析技术

第一部分

失效的概念

失效定义

1 特性剧烈或缓慢变化

2 不能正常工作

3 不能自愈

失效种类

1 致命性失效：如过电应力损伤

2 缓慢退化：如MESFET的IDSS下降

3 间歇失效：如塑封器件随温度变化间歇失效 http:///club

失效物理模型

应力－强度模型

失效原因： 应力>强度

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强度随时间缓慢减小

如:过电应力（EOS）、静电放电（ESD）、闩锁（latch up)

应力－时间模型（反应论模型）

中国可靠性网

失效原因：应力的时间累积效应，特性变化超差。如金属电迁移、腐蚀、热疲劳 温度应力－时间模型

温度应力的时间累积效应

与力学公式类比 中国可靠性论坛

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失效物理模型小结

应力－强度模型：不考虑激活能和时间效应，适用于偶然失效，失效过程短，特性变化快，属剧烈变化，失效现象明显。.

应力－时间模型（反应论模型）：需考虑激活能和时间效应，适用于缓慢退化，失效现

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明显失效现象可用应力－强度模型来解释

可靠性评价的主要内容

产品抗各种应力的能力

产品的平均寿命

预计平均寿命的方法

1求激活能 E

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预计平均寿命的方法

2 求加速系数F 中国可靠性网

预计平均寿命的方法

由高温寿命L1推算常温寿命L2

F=L2/L1

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L1=MTTF=1/λ

λ失效率 可靠性

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失效分析的概念

失效分析的定义

失效分析的目的

确定失效模式

确定失效机理

提出纠正措施，防止失效重复出现

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失效模式的概念和种类

失效的表现形式叫失效模式

按电测结果分类：开路、短路或漏电、参数漂移、功能失效

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失效机理的概念

失效的物理化学根源叫失效机理。例如

开路的可能失效机理：过电烧毁、静电损伤、金属电迁移、金属的电化学腐蚀、压焊点脱落、CMOS电路的闩锁效应

漏电和短路的可能失效机理：颗粒引发短路、介质击穿、pn微等离子击穿、Si-Al互熔 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

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引起失效的因素

材料、设计、工艺

环境应力

环境应力包括：过电、温度、湿度、机械应力、静电、重复应力

时间

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失效分析的作用

确定引起失效的责任方（用应力－强度模型说明）

确定失效原因

为实施整改措施提供确凿的证据

举例说明：失效分析的概念和作用

某EPROM 使用后无读写功能

失效模式：电源对地的待机电流下降

失效部位：部分电源内引线熔断

失效机理：闩锁效应

确定失效责任方：模拟试验

改进措施建议：改善供电电网，加保护电路

某EPROM的失效分析结果

模拟试验确定失效责任方

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失效分析的受益者

元器件厂：获得改进产品设计和工艺的依据

整机厂：获得索赔、改变元器件供货商、改进电路设计、改进电路板制造工艺、提高测试技术、设计保护电路的依据

整机用户：获得改进操作环境和操作规程的依据

提高产品成品率和可靠性，树立企业形象，提高产品竞争力

失效分析技术的延伸

介绍了失效分析的基本概念和技术,以及失效分析模型

进货分析的作用：选择优质的供货渠道，防止假冒伪劣元器件进入整机生产线

良品分析的作用：学习先进技术的捷径

失效分析的一般程序

收集失效现场数据

电测并确定失效模式

非破坏检查

打开封装镜检

通电并进行失效定位

对失效部位进行物理化学分析，确定失效机理

综合分析，确定失效原因，提出纠正措施 http://

收集失效现场数据

作用：根据失效现场数据估计失效原因和失效责任方

根据失效环境：潮湿、辐射

根据失效应力：过电、静电、高温、低温、高低温

根据失效发生期:早期、随机、磨损

失效现场数据的内容

水汽对电子元器件的影响

电参数漂移

外引线腐蚀

金属化腐蚀

金属半导体接触退化

辐射对电子元器件的影响

参数漂移、软失效

例：n沟道MOS器件阈值电压减小

失效应力与失效模式的相关性

过电：pn结烧毁、电源内引线烧毁、电源金属化烧毁

静电：MOS器件氧化层击穿、输入保护电路潜在损伤或烧毁

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