「电子元器件处理」电子元器件失效因素
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「电子元器件处理」电子元器件失效因素
文章作者:handler 时间:2019-04-25 02-17-48

  随着人们对电子产品质量可靠性的要求越来越高,电子元器件的可靠性已引起人们的重视。如何提高电子元器件的可靠性已成为电子元器件制造中的一个热点问题。例如,用于卫星、飞机、船舶和计算机的电子元器件的质量可靠性是卫星、飞机、船舶和计算机质量可靠性的基础。这些都成为推动电子元器件可靠性和发展的动力。

  1、失效分析的定义及意义

  可靠性工作的目的不仅是了解和评价电子元器件的可靠性水平,而且是提高和提高电子元器件的可靠性。因此,后获得的故障设备使用网站或可靠性测试,必须找到并确定测试和分析失败的原因,并分析结果反馈给相关部门,如设计、制造和管理采取针对性和有效的纠正措施改善和提高设备的可靠性。失效分析是为了找出失效的原因或机理而进行的测试和分析的过程。

  故障分析室是提高电子元器件可靠性的唯一途径。元器件从设计到生产到应用都可能出现故障,因此失效分析贯穿于电子元器件的整个生命周期。因此,有必要找出其失效原因,确定失效模式,并提出纠正措施,防止相同的失效模式和失效机理在各部件中重复出现,提高部件的可靠性。


「电子元器件处理」电子元器件失效因素

  综上所述,失效分析的意义如下:

  (1)通过失效分析,得到改进设计、工艺或应用的理论和思想。

  (2)通过了解引起故障的物理现象,得到预测可靠性模型公式。

  (3)为可靠性试验条件提供理论依据和实际分析手段。

  (4)在处理项目中遇到的构件问题时,为是否使用整批构件提供决策依据。

  (5)通过实施失效分析的纠正措施,提高了成品率和可靠性,减少了系统测试和运行中的故障,取得了明显的经济效益。

  2、故障分类

  在实际应用中,故障可以分为需要故障。按故障模式,可分为开路、短路、无功能、性能退化(劣化)、复检合格;根据失效原因可分为误用失效、本质失效、早期失效、意外失效、磨损失效和自然失效。根据失效程度可分为完全失效和部分(部分)失效。根据失效时间特征和时间特征的组合,可分为突发性失效、渐进性失效、间隙性失效、稳定性失效、突发性失效、退化性失效和可恢复性失效。根据故障后果的严重程度,可分为致命故障、严重故障和轻微故障。根据失效的关联性和独立性,可以将失效分为关联失效、非关联失效、独立失效和依赖失效。根据故障发生的场合,可分为测试故障、现场故障(现场故障可分为调试故障、操作故障);根据失效的外在表现,可分为显性失效和隐性失效。


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  3、失效机理和失效模型

  电子元器件的失效主要发生在产品制造、检测、运输、储存和使用过程中,与原材料、设计、制造和使用密切相关。电子元件种类繁多,其失效模式和机理也各不相同。失效机理是设备失效的根本原因,是指设备如何失效,即导致设备失效的物理和化学过程。然而,与此相反,它迟早也会表现出一系列的宏观性能和性能变化,如疲劳、腐蚀和过应力。我们可以根据不同的失效机理确定相应的失效模型,并对电子元器件进行失效分析。从现场故障和测试来收集尽可能多的信息(包括失败形式、现象和结果,等等)的总结,总结电子元件失效模式,失效机理分析和验证,并采取有效措施的失效模式和失效机理,是一个持续的过程改进电子元器件的可靠性。电子元器件的主要失效机理为:

  (1)过应力(EOS):指部件所能承受的电流、电压应力或功率的最大允许范围。

  (2)静电危害(ESD):电子设备在加工、生产、装配、储存和运输过程中,可能会与容器、测试设备和操作人员接触,产生静电。静电荷通过器件引脚排到地面,造成器件损坏或故障。

  (3)锁存效应:MOS电路中寄生PNPN晶体管的存在导致低阻状态,在触发器条件去除或终止后仍会存在低阻状态

  (4)电迁移(electromigration,EM):当设备工作时,有一定的电流通过金属互连线,金属离子会沿着导体产生质量传输,导致导体的某些部位有孔或晶须。

  (5)热载流子效应(HC):热载流子是指能量大于kT,高于费米能级的载流子。承运人和晶格不是处于热平衡状态,当它的能量达到或超过硅-二氧化硅界面势垒(3.2 eV,的电子注入孔注入4.5 eV)将注入氧化层,界面状态和氧化物陷阱或被一个陷阱,氧化层电荷增加或波不稳定、热载流子效应。


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  (6)栅极氧击穿:在MOS器件及其电路中,栅极氧化层缺陷会导致栅极氧泄漏,并在一定程度上增加,构成击穿。

  (7)与时间相关的介质击穿(TDDB):电场应用低于内在栅氧击穿强度,但故障现象仍然发生在一段时间后,缺陷产生的原因和聚集在氧化层过程中压力的应用。

  (8)由于金铝之间的化学电位差,经过长期使用或200℃以上的高温储存,可以产生多种金属间化合物,如紫色、白色斑点等。铝层变薄,接触电阻增大,最终导致开路。在300℃高温下也会产生中空,即肯德尔效应,这种效应是热量迅速扩散并形成化合物在一团铝中,在键合点周围形成环状空间。将铝膜部分或全部分离,形成高电阻或开路。

  (9)“爆米花效应”:塑料包装组件的塑料包装材料中的水蒸气在高温下膨胀,导致塑料包装材料与金属框架、芯片之间产生分层效应,导致粘接线断裂,导致开路失效。

  4、失效分析技术

  失效分析技术是失效分析的手段和方法,主要包括六个方面:失效定位技术;样品制备技术;微量分析技术;强调验证技术;电子分析技术;成分分析技术。


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  1。故障定位技术

  故障定位技术的主要目的是确定检测目标的故障位置。随着现代集成电路和电子元器件的复杂性,故障定位技术显得尤为重要。失效定位技术的方法有很多,其中x射线、SAM等可以在不开封的情况下进行无损检测。x射线可用于观察元器件内部结构及多层印制电路板、内部引线开路或短路、焊接缺陷、焊料缺陷、封装裂纹、孔洞、电桥、石柱及器件泄漏缺陷。SAM可以观察材料内部的裂纹、层状缺陷、空洞、气泡、空洞等。如果x射线和SAM无法检测到失效部位,则需要打开部件,然后通过显微镜检查等其他方法进行失效部位的检测。

  2。样品制备技术

  为了解决大多数失效分析,需要解剖分析技术,即对试样进行切片分析,同时不损伤观察和试验部件。样品制备步骤一般包括打开包装,去除钝化层,对于多层芯片,去除层间介质。打开的包装可以用机械或化学方法打开。脱氢层可进行化学腐蚀或等离子体腐蚀(如ICP、RIE)或FIB等。

  3.微量分析技术

  上述失效原因分析、失效机理确定和失效定位都需要使用微分析技术。微观分析一般使用多种显微镜,它们各有优缺点,如景深成像立体强立体显微镜;金相显微镜具有良好的平面成像效果和突出的色彩;高放大率SEM(高达几十万倍);样品制备要求高,可以观察到晶格结构的透射电镜。红外显微镜成像精度低,操作方便;应根据实际情况选用成像精度较高的光辐射显微镜。

  4.压力验证技术

  电子元器件在不同环境下的可靠性存在差异,如在不同湿度和温度下产生的应力,在不同电流和电压下产生的电应力等,都会导致电子元器件性能的变化,或发生故障。因此,可以模拟各种环境参数来验证构件在各种应力作用下的可靠性。


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  5。电子分析技术

  电子失效分析方法有很多,如EBT、EPMA、SEM、TEM、AES等。

  6。成分分析技术

  有必要确定零件的组成部分和零件的一部分,即使用零件分析技术,以确定是否存在污染,或零件是否正确,并影响零件的性能。EDS、EDAX、AES、SIMS等。

  失效分析的分析师的主观能动性,第一个完全理解失效分析的过程,失败后收集信息,判断和失效机理的可能原因,并选择上面的描述失效分析技术在一个或多个猜来验证或否认,和修改怀疑和失败的原因机制,工艺验证和消极的重复,直到你得出结论。

  整个失效分析过程都是以分析人员的主观判断为基础,辅以各种实验手段,对猜想的正面或负面给出证据,最后得出结论。

「电子元器件处理」静电对电子元器件的危害

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