工艺与器件可靠性分析,失效分析,失效分析(Failure Analysis)的定义 失效分析是通过对失效的元器件进行必要的电、物 理、化学检测，并结合元器件失效前后的具体情况 进行技术分析，以确定元器件的失效模式、失效机 理和造成失效的原因。 失效分析既要从本质上研究元器件自身的不可靠性 因素，又要分析研究其工作条件、环境应力和时间 等因素对器件发生失效所产生的影响。 失效分析在可靠性设计、材料选择、工艺制造和使 用维护等方面都为有关人员提供各种科学依据。,10.2.1 失效分析的目的和作用 （1） 发现影响产品可靠性的根源，提出行之有效的改进设计、 工艺的措施； （2） 在工艺控制、筛选试验、加速应力试验和评估认证等方 面，为器件制造者和质量监督部门制定合理的最佳试验方法 和规范提供依据； （3）为用户合理选用元器件、整机可靠性设计提供依据； （4）通过分清偶然失效和批次缺陷，为整批元器件的使用提 供决策依据； （5）通过实施纠正措施，提高成品率和可靠性，减小系统试 验和工作时的故障。,10.2.2 失效分析基本原则,失效分析的对象可以是一个完整的电子产品设备，一块单板也可以是一个元器件，但制定分析程序的基本原则是一致的。如下： 先方案后操作 先安检后通电 先弱点后强点 先静态后动态 先外部后内部 先宏观后微观,先外设后主机 先电源后负载 先一般后特殊 先公用后专用 先简单后复杂 先主要后次要 先断电后换件 先无损后破坏 最后一定要对每一项工作做好认真的笔记，以提高失效分析的科学性与效果,10.2.3失效分析工作基本内容,明确分析对象 确定失效模式 判断失效原因 研究失效机理 提出预防措施及设计改进方法,明确分析对象 失效分析首先要明确分析对象及失效发生的背景。 使用者： 记录下失效元器件的失效现象、失效时的环境条 件、在系 统的位置和作用以及经历等。 分析者： 了解失效发生时的状况，初步确定失效发生的阶 段通过外观检查、电学检测以及显微镜光学观 察确认失效现象 。在条件许可的情况下，尽可能的 复现失效进行复验，以明确分析对象是否确实失效， 避免无效的工作。,确定失效模式 一般通过观察或电性能测试可以确定。 通过立体显微镜检查，观察失效样品的外观标志是 否完整、是否存在机械损伤、是否有腐蚀痕迹等； 利用金相显微镜和扫描电子显微镜等设备观察失效 部位的形状、大小、位置、颜色，机械和物理结构、物理特性等，准确的描述失效特征模式。 通过电特性测试，判断其电参数是否与原始数据相 符，分析失效现象可能与失效样品中的哪一部分有关；,判断失效原因 根据失效模式、材料性质、制造工艺理论和经验， 结合观察到的相应失效部位的形状、大小、位置、颜色以及 化学组成、物理结构、物理特性等因素。 参照失效发生的阶段、失效发生时的应力条件和环境条件， 提出可能的导致失效的原因。 失效可能由一系列的原因造成，如设计缺陷、材料质量问题、 制造过程问题、运输或储藏条件不当、在操作时的过载等， 而大多数的失效包括一系列串行发生的事件。 对一个复杂的失效，需要根据失效元器件和失效模式列出所 有可能导致失效的原因，确定正确的分析次序，并且指出哪 里需要附加的数据来支撑某个潜在性因素。失效分析时根据 不同的可能性，逐个分析，最终发现问题的根源。,研究失效机理 失效机理就是引起失效的实质原因，即引起器件失效的物理 或化学变化等内在的原因。 确定失效机理，需要选用分析、试验和观测设备对失效样品 进行仔细分析，验证失效原因的判断是否属实。 有时需要用合格的同种元器件进行类似的破坏性试验，观察 是否产生相似的失效现象，通过反复验证。 以失效机理的理论为指导，对失效模式、失效原因进行理论 推理，并结合材料性质、有关设计和工艺的理论及经验，提 出在可能的失效条件下导致该失效模式产生的内在原因或具 体物理化学过,提出预防措施及设计改进方法 根据机理分析，提出消除产生失效的办法和建议 反馈到设计、工艺、使用单位等各个方面，以便控制 乃至完全消除主要失效模式的出现 发挥团队力量，提出防止产生失效的设想和建议 包括材料、工艺、电路设计、结构设计、筛选方法和 条件、使用方法和条件、质量控制和管理等方面,失效模式就是元器件失效的表现形式 半导体器件：开路、短路、无功能、特性退化(劣化) 一般通过观察或电性能测试就能发现 失效机理就是引起失效的实质原因，引起 器件失效的物理或化学变化等内在的原因 同一个的失效模式，可能有不同的失效机理 。 失效模式和失效机理有一定的关联，但是并不能一一对 应,10.2.4 元器件的主要失效模式 和失效机理,金属膜电阻器常见的失效模式和失效机理,主要失效模式 短路、开路或 阻值超规范 可能的失效机理 (1)焊点污染、焊接工艺不良、材料成分不当等缺陷造成 引线与帽盖虚焊 (2)帽盖与基体尺寸配合不良，造成帽盖脱落 (3)基体材料有杂质或外力过大，造成基体断裂 (4)碱金属离子侵蚀或膜层附着力差，造成膜层大块脱落 (5)热不匹配，造成膜层开裂 (6)缺陷部分高阻过热或过电应力，造成膜层烧毁 (7)制造中有杂质沾污，造成膜层和基体被污染 (8)由于机械应力造成膜层划伤或有孔洞 (9)膜层材料有杂质造成膜层氧化 (10)基体材料不良造成基体不平、厚薄不均、有杂质,电容器常见的失效模式和失效机理,电容器常见的失效模式和失效机理,半导体器件常见的失效模式和失效机理,半导体器件常见的失效模式和失效机理,半导体器件常见的失效模式和失效机理,半导体器件常见的失效模式和失效机理,谢谢！,