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ic失效分析方法的研究

發布時間:2024-06-11 16:27:17

① 失效分析的原理

失效機制是導致零件、元器件和材料失效的物理或化學過程。此過程的誘發因素有內部的和外部的。在研究失效機制時,通常先從外部誘發因素和失效表現形式入手,進而再研究較隱蔽的內在因素。在研究批量性失效規律時,常用數理統計方法,構成表示失效機制、失效方式或失效部位與失效頻度、失效百分比或失效經濟損失之間關系的排列圖或帕雷托圖,以找出必須首先解決的主要失效機制、方位和部位。任一產品或系統的構成都是有層次的,失效原因也具有層次性,如系統-單機-部件(組件)-零件(元件)-材料。上一層次的失效原因即是下一層次的失效現象。越是低層次的失效現象,就越是本質的失效原因。

② 失效分析的系統方法

失效分析的系統方法:在設計生產使用各環節都有可能出現失效,失效分析伴隨產品全流程。
一、C-SAM(超聲波掃描顯微鏡),屬於無損檢查:
檢測內容包含:
1.材料內部的晶格結構、雜質顆粒、夾雜物、沉澱物
2.內部裂紋
3.分層缺陷
4.空洞、氣泡、空隙等。
二、 X-Ray(X光檢測),屬於無損檢查:
X-Ray是利用陰極射線管產生高能量電子與金屬靶撞擊,在撞擊過程中,因電子突然減速,其損失的動能會以X-Ray形式放出。而對於樣品無法以外觀方式觀測的位置,利用X-Ray穿透不同密度物質後其光強度的變化,產生的對比效果可形成影像,即可顯示出待測物的內部結構,進而可在不破壞待測物的情況下觀察待測物內部有問題的區域。
檢測內容包含:
1.觀測DIP、SOP、QFP、QFN、BGA、Flipchip等不同封裝的半導體、電阻、電容等電子元器件以及小型PCB印刷電路板
2.觀測器件內部晶元大小、數量、疊die、綁線情況
3.觀測晶元crack、點膠不均、斷線、搭線、內部氣泡等封裝缺陷,以及焊錫球冷焊、虛焊等焊接缺陷
三、SEM掃描電鏡/EDX能量彌散X光儀(材料結構分析/缺陷觀察,元素組成常規微區分析,精確測量元器件尺寸),
SEM/EDX(形貌觀測、成分分析)掃描電鏡(SEM)可直接利用樣品表面材料的物質性能進行微觀成像。EDX是藉助於分析試樣發出的元素特徵X射線波長和強度實現的,根據不同元素特徵X射線波長的不同來測定試樣所含的元素。通過對比不同元素譜線的強度可以測定試樣中元素的含量。通常EDX結合電子顯微鏡(SEM)使用,可以對樣品進行微區成分分析。
檢測內容包含:
1.材料表面形貌分析,微區形貌觀察
2.材料形狀、大小、表面、斷面、粒徑分布分析
3.薄膜樣品表面形貌觀察、薄膜粗糙度及膜厚分析
4.納米尺寸量測及標示
5.微區成分定性及定量分析
四、EMMI微光顯微鏡。對於故障分析而言,微光顯微鏡(Emission Microscope, EMMI)是一種相當有用且效率極高的分析工具。主要偵測IC內部所放出光子。在IC元件中,EHP(Electron Hole Pairs)Recombination會放出光子(Photon)。如在P-N結加偏壓,此時N阱的電子很容易擴散到P阱,而P的空穴也容易擴散至N,然後與P端的空穴(或N端的電子)做EHP Recombination。

③ 電子元器件失效分析方法知多少

典型電子元器件失效分析方法
1、微分析法
(1)肉眼觀察是微分析技術的第一步,對電子元器件進行形貌觀察線系及其定位失准等,必要時還可以藉助儀器,例如:掃描電鏡和透射電子顯微鏡等進行觀察;
(2)其次,我們需要了解電子元器件製作所用的材料、成分的深度分布等信息。而AES、SIMS和XPS儀器都能幫助我們更好的了解以上信息。不過,在作AES測試時,電子束的焦斑要小,才能得到更高的橫向解析度;
(3)最後,了解電子元器件襯底的晶體取向,探測薄膜是單晶還是多晶等對其結構進行分析是一個很重要的方面,這些信息主要由XRD結構探測儀來獲取。
2、光學顯微鏡分析法
進行光輻射顯微分析技術的儀器主要有立體顯微鏡和金相顯微鏡。將其兩者的技術特點結合使用,便可觀測到器件的外觀、以及失效部位的表面形狀、結構、組織、尺寸等。亦可用來檢測晶元擊穿和燒毀的現象。此外我們還可以藉助具有可提供明場、暗場、微干涉相襯和偏振等觀察手段的顯微鏡輔助裝置,
以適應各種電子元器件失效分析的需要。
3、紅外顯微分析法
與金相顯微鏡的結構相似,不同的是紅外顯微鏡是利用近紅外光源,並採用紅外變像管成像,利用此工作原理不用對晶元進行剖切也能觀察到晶元內部的缺陷及焊接情況。 紅外顯微分析法是針對微小面積的電子元器件,在對不影響器件電學特性和工作情況下,利用紅外顯微技術進行高精度非接觸測溫方法,對電子元器件失效分析都具有重要的意義。
4、聲學顯微鏡分析法
電子元器件主要是由金屬、陶瓷和塑料等材料製成的,因此聲學顯微鏡分析法就是基於超聲波可在以上這些均質傳播的特點,進行電子元器件失效分析。此外,聲學顯微鏡分析法最大的特點就是,能觀察到光學顯微鏡無法看到的電子元器件內部情況並且能提供高襯度的檢測圖像。
以上是幾種比較常見的典型電子元器件失效分析方法,電子元器件失效直都是歷久彌新的話題,而對電子元器件失效分析是確定其失效模式和失效機理的有效途徑之一,對電子元器件的發展具有重要的意義。

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