电子产品失效分析技术概述.pptx
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电子元器件失效分析技术Failure Analysis 编著:张红波一、电子元器件失效分析技术1.1、失效分析的基本概念1.2、失效分析的重要意义1.3、失效分析的一般程序1.4、收集失效现场数据1.5、以失效分析为目的的电测技术1.6、无损失效分析技术1.7、样品制备技术1.8、显微形貌像技术1.9、以测量电压效应为基础的失效定位技术 1.10、以测量电流效应为基础的失效定位技术 1.11、电子元器件化学成份分析技术1.1 失效分析的基本概念目的: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重复出现。
失效模式: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。
失效机理:指失效的物理化学过程,如疲劳、腐蚀和过应力等。
引起开路失效的主要原因:过电损伤、静电击穿(SEM、图示仪)、金属电迁移、金属的化学腐蚀、压焊点脱落、闩锁效应。
其中淀积Al时提高硅片的温度可以提高Al原子的晶块体积,可以改善电迁移。
典型的闩锁效应电源对地的I-V曲线IV引起漏电和短路失效的主要原因:颗粒引发短路、介质击穿、PN结微等离子击穿、Si-Al互溶Al穿钉VI V I 正常PN 结反向曲线微等离子击穿PN 结反向曲线引起参数漂移的主要原因:封装内水汽凝结、介质的离子粘污、欧姆接触退化、金属电迁移、辐射损伤例:Pad点处无钝化层,有水汽的话,会导致短路,水汽蒸发后又恢复绝缘性,表现为工作时参数不稳定。
失效物理模型:1、应力-强度模型(适于瞬间失效)失效原因:应力>强度例如:过电应力(EOS)、静电放电(ESD)、闩锁(Latch up)等。
2、应力-时间模型(适于缓慢退化)失效原因:应力的时间积累效应,特性变化超差。
例如:金属电迁移、腐蚀、热疲劳等。
3、温度应力-时间模型反应速度符合下面的规律kT E Ae dtdM −=(M 是温度敏感参数,E 是与失效机理有关的激活能)(﹡十度法则:从室温开始,每提高10度,寿命减半))(00t t Ae M M kT E t −=−−积分产品平均寿命的估算C dt dM L =×kTE B L Ae L kTE+==ln 11T B lnL21T1.2失效分析的重要意义电子元器件研制阶段纠正设计和研制中的错误,缩短研制周期 电子元器件生产阶段、测试和使用阶段查找失效原因,判定失效的责任方根据分析结果,生产厂可以改进元器件的设计和工艺,用户可以改进电路板的设计、改进器件和整机的测试和使用的环境参数或者改变供货商。
2011年7月23日动车追尾失效分析;1;信号系统设计缺陷。
1.1;缺少人工不可干预智能自动报警。
1.2;缺少连网沉余表决自动报警。
1.3;……..…..2; ……………………可靠性工程新发展•2003年美国Lucent(朗讯)公司因通讯设备的高可靠要求,颁布了X21368企标:“光电子元器件、组件与子系统可靠性评价”,要求供应商:“应给出产品和其内部主要元器件、材料各自的5种主要失效机理,要求在产品的设计初期(设计评审)就开展此项工作。
评估每一种失效机理的风险、失效模式和采取的纠正措施。
”•这是失效物理方法进入企业标准的典型标志。
有的人这样理解失效分析•医药学的历史与人类的病痛一样长。
大量医药科学的进步都是建立在外科医生进行的尸体解剖上。
•(仁慈的东方人除外)•在我们的专业领域,这一做法通常称为“失效分析”。
•每个失效部件都应被视为进行可靠性改进的机会•每个正常部件都应被视为失效部件的比对参照,进行可靠性改进的机会本课程的目的•失效分析技术的用途与价值•了解技术发展状况•学习基础知识和技能,了解相关标准本课程的对象•失效分析技术人员•生产和质量管理人员•设计师、工艺师、质量师和可靠性师•试验技术人员•技术服务人员总目录•第一讲失效分析概论•第二讲失效分析技术及设备•第三讲失效分析典型案例第一讲失效分析概论•基本概念•失效分析的定义和作用•失效模式•失效机理•相关标准对失效分析的要求•标准和资料1,基本概念•失效--丧失功能或降低到不能满足规定的要求。
•失效模式--失效现象的表现形式,与产生原因无关。
如开路、短路、参数漂移、不稳定等。
•失效机理--导致失效的物理化学变化过程,和对这一过程的解释。
如电迁移开路、银电化学迁移短路。
工程上,也会把失效原因说成是失效机理。
•应力—驱动产品完成功能所需的动力和产品经历的环境条件。
是产品退化的诱因。
•缺陷2,失效分析的定义和作用•失效分析是对已失效产品或器件进行的一种事后检查。