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浅谈半导体芯片失效分析Analysis of Semiconductor Ch

时间:2024-08-01 21:49来源:半导体封装工程师之家 作者:ictest8_edit 点击:

 

 
失效专业能力分类

 

元器件5A试验介绍(中英文)
◆PFA (Physical Feature Analysis)
物理特征分析
◆DPA (Destructive Physical Analysis)
破坏性物理分析
◆CA (Constructional Analysis)
结构分析
◆FA (Failure Analysis)
失效分析
◆EA (Evaluation Analysis)
适用性评价分析

PFA◆ PFA (Physical Feature Analysis)物理特征分析   
 针对进口器件采购及使用过程中遇到的仿冒、翻新问题,为验证和鉴别器件的标识、材料、结构、芯片版图和制造质量是否符合原厂规定或工艺特征,通过对采购批抽取器件样本的方式,采用系列试验对器件进行检查和分析,并对识别为非原厂工艺(假冒/后期翻新/改标等)的样品批进行剔除。
◆ 要素   
● 样品抽样   
● 破坏性试验   
● 针对采购批   
● 原厂特征数据库
 
◆ 器件仿冒翻新的典型类别
识别类型 主要特征 备注
伪劣器件 原厂芯片、非原厂封装
残次器件 内部断丝、无芯片等
假冒器件 二线厂家芯片、标识重印 仿制或相似功能替代
拆机翻新片 引脚重镀、重新植球、标识重印 常见陶瓷器件
混批器件 原厂芯片、标识重印、批一致性差
质量等级造假器件 原厂芯片(低等级)、标识重印 常见商业级改工业级
伪国产器件 采购进口器件,改标为国产器件
走私器件 采购进口新品,装板走私入境后,拆板翻新
 
◆ 典型缺陷

 
 
 
 
 
 
 
DPA
◆ DPA ( Destructive Physical Analysis )破坏性物理分析   

 针对元器件生产批的工艺水平及过程控制水平,以验证元器件的设计、结构、材料和制造质量是否满足有关规范的要求或预定用途为目的,通过生产批抽样的方式,采用一系列方法对元器件进行非破坏性和破坏性的检查和分析,从中获取元器件的批质量信息。

◆ 要素   
● 样品抽样   
● 破坏性试验   
● 针对工艺过程形成的缺陷   
● 不可筛选缺陷   
● 结果代表生产批质量情况
 
 
 
 

CA

◆ 概述   元器件的固有可靠性是由元器件的结构设计和生产控制所决定的。

  如果生产控制不严,就会导致器件内部存在工艺缺陷,如果不能通过有效手段剔除,也会造成可靠性影响。——DPA剔除
  如果结构设计不合理,就会导致元器件的固有可靠性不高,由此带来的问题如果发生在使用阶段,就会给型号任务造成重大影响。     ——结构分析剔除

◆ CA (Constructional Analysis)结构分析
  针对元器件结构设计的潜在隐患,从元器件的设计、工艺选择和评价等阶段先期介入,通过对元器件结构、工艺、材料的综合评价,分析是否存在对于预定使用环境(如宇航应用)的可靠性隐患和潜在失效机理,最终给出元器件设计对于预定使用环境的适用/限用/禁用结论。

◆ 要素
1. 选取典型样品
2.破坏性试验(横向纵向解剖)
3. 针对结构设计、材料选取、工艺实现原理
4. 结合失效机理和失效分析数据库
5. 结论针对使用环境给出(适用/限用/禁用)

 
◆流程

 

关注应用环境
关注设计图纸
关注相同结构特征的失效档案
用户、厂家、检验方确认试验方案
解剖分析试验
综合判定

◆ 结构单元分解

 

◆ 结构要素识别

 

◆ 典型结构设计缺陷

 

◆ 典型工艺设计缺陷

 

◆ FA ( Failure Analysis )失效分析

     针对产品全寿命周期过程中的失效问题,以确定失效原因为目标,通过对失效模式的综合性试验分析,定位失效部位、明确失效机理,并基于失效机理提出纠正措施,预防失效的再发生。作为贯穿型号或产品质量控制全流程的重要环节,失效分析对于追溯产品的设计(含选型)、制造、使用、质量管理等各环节的不良因素或潜在隐患都具有重要的意义。

◆ 要素 
 ●样品唯一性     
 ●公正(第三方)           
●失效分析、设计、厂家共同参与             
●试验不可逆                 
●关键过程(方案)
 
◆ 试验方法
QJ3065.5-98元器件失效分析管理要求
GJB3233-98集成电路失效分析程序方法
GJB4157-98分立器件失效分析方法

◆ 技术途径

 
 
 
 
 
 
 
 
 

◆电子、材料案

 
 
 
 
 

EA
◆ EA ( Evaluation Analysis )评价分析

     针对低等级或缺陷元器件的高可靠应用,根据器件工艺、结构特点或缺陷隐患,结合实际使用可靠性要求或寿命要求,通过系列试验程序设计,采用专项应力试验或加速试验的方式进行模拟考核,结合相应的检测分析手段给出器件的使用风险评估结论。

要素
1. 母体筛选
2. 抽样(最差样品)
3. 环境特点与敏感因素
4. 专项或加速应力试验
5.三方风险评估
10. 
 
◆ 试验方法

 

    基于现有评价标准(合格性结论); 
  基于实际环境的应用模拟加速试验(适用性结论);   
现有试验条件进行组合,根据试验结果进行风险评估。
 
◆ 典型案例

 

界面疲劳试验(湿热试验、温度循环/冲击)

①按照基于Coffin-Manson模型的温度循环加速因子,

经验公式如下:

 

②按照修正的Coffin-Manson模型

 
 
 
5A的联系与区别
  PFA CA DPA FA EA
介入阶段 采购介入 新品设计介入 装机前介入 事故后介入 装机前介入
关注点 原厂工艺特征 设计/材料合理性 工艺过程控制 失效机理如何改进 针对实际使用环境的适用性
目的 剔除假冒产品 警示潜在隐患提供设计指导 剔除批次性工艺缺陷 责任方认定提出改进措施 针对限制条件使用的风险评估
性质 符合性检查 合理性/适用性分析 符合性检查 基于失效物理推理与演绎 评估与评价
技术支撑/基础 基于样本库/版图库 基于失效物理 基于标准/设计文件 基于机理/案例库 基于评价标准/加速模型
 
PCB板检测分析

 

材料检测分析

 
 
 
 
 
元器件应用验证



家电产品可靠性分析

 
知识产权及司法鉴定
 
 
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