文档介绍：芯片失效模式及影响分析雷鑑铭博士副教授华中科技大学电子科学与技术系超大规模集成电路与系统研究中心 2010年5月雷鑑铭内容: 1. 引言——失效模式影响分析 2. 芯片失效模式 3. 芯片失效分析步骤及手段 4. 芯片失效分析样品制备 5. 失效模式影响分析实例雷鑑铭引言?失效模式影响分析:FMEA,Failure mode effect analysis; ? FMEA就是在产品设计时,通过对产品的每个组成单元各种潜在失效模式以及这些失效模式对产品的影响情况进行分析,并把每一个潜在失效模式按它其影响因子予以分类,提出有效的改进措施,以提高产品可靠性的一种设计方法。雷鑑铭? FMEA于1960年被首次应用到美国航空阿波罗研制项目中,并于上世纪80年代被美国军方确认为军方规范(MIL-STD -1629A)。?实施FMEA的目的就是要在产品设计过程中,发现和评价产品可能存在的潜在失效与后果,找出避免或减少这些潜在失效的措施,并将此过程通过技术文件等方式予以明确,为以后的设计提供经验与参考,从而提升产品质量,降低成本损失。引言雷鑑铭内容: 1. 引言——失效模式影响分析 2. 芯片失效模式及常见失效 3. 芯片失效分析步骤及手段 4. 芯片失效分析样品制备 5. 失效模式影响分析实例雷鑑铭芯片失效模式?芯片失效分析(FMEA)是一组系列化的活动,它包括找出产品(过程)中潜在的失效模式,根据相应的评价体系对找出的潜在失效模式进行风险量化评估,列出失效机理,寻找改进措施等。?工程中实施FMEA技术首先要确定被分析产品的一系列可能发生的失效模式,估计这种失效模式及其出现频率的严重性,针对每种失效模式提出相应的补偿措施。雷鑑铭芯片失效模式? 所谓失效模式是指失效的表现形式,如开路、短路等,针对每一种失效模式深入分析其发生的根本原因及其失效机理,是开展FMEA的关键。? 实际应用中由于设计人员思维方式的影响对失效模式的判断和汇总往往会忽略一些死角,并会产生意想不到的问题。? 为了杜绝这种情况,可以逐个分析各组成元器件所有可能的失效模式,列出其失效概率和影响, 按照失效模式加以分类,形成所有失效模式总表,这样就不会产生遗漏现象。雷鑑铭芯片失效模式? 成功实施FMEA的重要因素之一是及时性,也就是说FMEA是个“事前的行为”而不是“事后的行为”。? 为了达到最佳效益,FMEA必须在失效模式被纳入产品之前进行。FMEA包括设计FMEA、过程 FMEA、使用FMEA、服务FMEA等四类。? 集成电路较为常用的是设计FMEA (d-FMEA)。它是在设计形成之前开始,在设计开发的各阶段, 当设计出现变化时及时修改,并在工艺实现之前完成相应修改工作。换言之,它在体现设计意图的同时也考虑到了工艺实现的可行性。雷鑑铭集成电路常见失效?芯片破裂; ?管芯钝化层损伤; ?管芯金属化腐蚀; ?金属化变形; ?键合金丝弯曲; ?金丝键合焊盘凹陷; ?键合线损伤; ?键合线断裂和脱落; 雷鑑铭?键合引线和焊盘腐蚀; ?引线框架腐蚀; ?引线框架的低粘附性及脱层; ?包封料破裂; ?包封材料疲劳裂缝; ?封装爆裂(“爆米花”) ?电学过载和静电放电; ?焊接点疲劳。?。。。。。。集成电路常见的失效(续) 雷鑑铭内容: 1. 引言——失效模式影响分析 2. 芯片失效模式及常见失效 3. 芯片失效分析步骤及手段 4. 芯片失效分析样品制备 5. 失效模式影响分析实例雷鑑铭芯片失效分析步骤 1、保存物理证据 2、物理分析 3、根本失效原因确定 4、纠正措施及验证雷鑑铭保存物理证据?在生产过程中,回流焊返工或替换有问题的元器件是可以接受的,但在失效分析中,让已暴露出来的问题清楚显现,最为重要。失效分析最禁忌的是替换或修理问题点,这样会损坏物理证据。?对失效分析样品,应温、湿度受控,并避免振动及静电等外力作用,在原因未得到确认前,应避免对失效样品进行通电。雷鑑铭物理分析 1、初步电参数测试,观察失效器件哪些参数与正常器件参数不符合。 2、外观及密封性检查。 3、开帽镜检,开帽时,注意不要损坏管芯和引入新的失效因素,用30-60倍显微镜检查机械缺陷、内引线、芯片位置、铝条好坏等,用400-1000倍的金相显微镜观察光刻、铝引线、氧化层缺陷、芯片裂纹等,并对结果照相。雷鑑铭物理分析(续) 下图为某失效芯片裂纹扫描声学显微图像雷鑑铭物理分析(续) 4、进一步测试电参数,必要时可划断铝条用探针测试管芯,检查电路的有源和无源元件性能是否正常。 5、除去铝膜再对管芯进行测试,观察性能变化,并检查二氧化硅层的厚度与存在的针孔等。 6、除去Si02用探针测试管芯,分析表面是否有沟道,失效是否由表面效应引起。雷鑑铭根本失效原因确定? 失效的原因有:设计缺陷、原材料品质不良、制程问题、运输中静电