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1、 航天材料及工艺研究所电子元器件的失效分析航天材料及工艺研究所提纲一、元器件分类 二、元器件与机械产品失效分析的异同 三、术语和定义 四、元器件失效分析方法和程序 五、部分案例介绍 六、国内元器件失效分析机构介绍航天材料及工艺研究所一、电子元器件分类电 子 元 器 件电 子 元 件半 导 体 器 件电阻器、电位器、电容器、感性元件、继电器 、 开关、电连接器、谐振器、滤波器、电池、导 线、电缆、灯、印制板等分立器件二极管、晶体管、光电器件等微电子器件数字电路、模拟电路、微处理器 、 可编程逻辑电路、混合集成电路 等其他器件航天材料及工艺研究所二、元器件与机械产品失效分析的异同失效分析的目的（目
2、标 ） 失效分析思路 失效分析程序和步骤1、相同之处对失效分析人员的基本 素质要求相同良好的职业素质、扎实的理论、广博的知识、丰富的经验、熟练的技能、严谨的逻辑推 理公正的心、智慧的脑、敏锐的眼、灵巧的手法官的立场、医生的方法、侦探的思路航天材料及工艺研究所二、元器件与机械产品失效分析的异同失效分析对象失效环境 电、热、力失效的表现形式（模式） 开路、短路、绝缘下降等失效分析技术和手段2、不同之处对失效分析人员的专业知识和技能要求不同半导体材料、微电子学等 专业理论电学测量等技能航天材料及工艺研究所三、术语和定义1、失效性质 引起失效的宏观原因一般分为：误用失效、本质失效、从属失效、重测合格本
3、质失效包括：批次性问题和个别（非批次）问题两类确定失效性质是为决策者判定失效的严重程度和 可能造成的后果而提供依据航天材料及工艺研究所三、术语和定义2、误用失效 元器件不按规定条件使用而引起的失效3、本质失效 元器件在规定的条件下使用，由于元器件本身 固有的弱点而引起的失效4、批次性问题 元器件本身固有的、在设计或生产过程产生 的、无法用检测筛选等方法剔除的、 引起失效的概率较高的缺 陷或问题5、从属失效 由于另一个元器件失效引起的失效6、重测合格 对曾经判断为失效的元器件进行重新测试时， 其功能和性能符合规定航天材料及工艺研究所四、元器件失效分析方法和程序失效分析方法： 逻辑推理法 排除法
4、试验求证（验证）法 综合系统法 半导体分立器件的失效分析GJB 3157 半导体集成电路的失效分析GJB 3233（一）失效分析方法和元器件失效分析方法标准航天材料及工艺研究所（二）失效分析程序确定原则 根据失效产品的具体类型、失效模式、失效背景和失 效分析要求和人员的技术水平在通用程序的基础上，做适当 补充或删减，确定失效分析程序。确定失效分析程序的原则：从系统到个体从整体到局部从表面到内部从无损到解剖从宏观到微观从普遍到特殊。四、元器件失效分析方法和程序航天材料及工艺研究所四、元器件失效分析方法和程序1 背景调查目的：了解历史，掌握情况内容：基本信息，生产信息，使用历史，失效信息重点：原理
5、（图）、结构（图）、性能、使用要求，失效件的 确认方式和拆卸方法注意事项：事前进行，系统全面，书面文字（三）元器件失效分析程序航天材料及工艺研究所四、元器件失效分析方法和程序2、失效现象验证 目的：确认失效模式和失效程度 内容：对失效件功能、性能进行测试，验证失效现象 技术手段：电测、观察设备、试验设备 重点：区分随机失效和重测合格 注意事项：切忌引入二次损伤考虑元器件失效时的环境因素注意瞬态偶发现象元器件失效分析程序航天材料及工艺研究所四、元器件失效分析方法和程序3、外观检查目的：确认或排除失效元器件的外部因素 内容：依据元器件技术条件,对失效元器件外观进行检查,取证 技术手段：目视、放大镜
6、、实体显微镜 重点：标识、封装 、腐蚀、沾污 、外力损伤 注意事项：切忌引入人为或静电损伤对异常现象及时记录（照相、录像）元器件失效分析程序航天材料及工艺研究所四、元器件失效分析方法和程序4、无损检测 （需要时） 目的：为后续分析提供线索或依据 内容：查找内部结构、物质（气氛）或工艺的异常因素 技术手段：检漏、X射线、PIND、内部水汽含量、超声显微镜等 重点：对照标准，寻找差异 注意事项：不同元器件、不同失效模式需要不同无损检测技术 无损检测技术的次序每种无损检测技术的适用和限用范围及注意事项元器件失效分析程序航天材料及工艺研究所四、元器件失效分析方法和程序5、启封目的：暴露失效元器件内部薄
7、弱环节 内容：采用合理的方法和程序逐步分解失效元器件 技术手段：机械方法（针对金属、陶瓷、玻璃封装）化学方法（针对塑料封装）注意事项：确认外观检查和无损检测已经充分系统，无遗漏小心仔细，切忌引入人为损伤或多余物避免多余物遗失或位置变化重要的或随机失效的元器件，解剖前应获得同意元器件失效分析程序航天材料及工艺研究所四、元器件失效分析方法和程序6、内部镜检目的：确定失效部位，查找异常现象，取证 内容：根据标准或技术条件，发现并记录内部各种异常现象 技术手段：实体或金相显微镜、激光显微镜、白光显微镜等 重点：对照标准，寻找差异 注意事项：从低倍到高倍，从正常到异常，从外围到核心避免先入为主剔除假象元
8、器件失效分析程序航天材料及工艺研究所四、元器件失效分析方法和程序7、微探针测试（适用于集成电路） 目的：确定失效部位 内容：根据标准、技术条件或原理，发现内部单元或局部电特性的异常现象 技术手段：微探针、测微探针台、电测仪器等 重点：比对寻找差异 注意事项：与良品比对经重复测试确认，同时，关注瞬态现象剔除假象元器件失效分析程序航天材料及工艺研究所四、元器件失效分析方法和程序8、微观分析 目的：获得证据 内容：根据上述观察测试结果，对已发现的异常或疑点部位进一步放大观察、测试，进行最终确认或排除 技术手段：扫描电镜、透射电镜、表面分析（XPS、AES、SAM、LIMS等）、白光显微镜、液晶分析系
9、统等 重点：异常或疑点区域 注意事项：切忌在宏观分析和测试不充分时进行微观分析微观分析服从于、服务于宏观分析微观分析的结果有时难以解释甚至互相矛盾切忌以点带面，只见树木不见森林元器件失效分析程序航天材料及工艺研究所四、元器件失效分析方法和程序9、局部解剖分析目的：获得更深层次、更细微结构的信息或证据以解释机理 内容：根据上述观察测试结果，对已发现的异常或疑点部位进一步放大观察、测试，进行最终确认或排除 技术手段：物理或化学解剖配合微观分析技术 重点：异常或疑点区域 注意事项：切忌在宏观分析和测试不充分时进行对技能和经验的要求很高难以复原，故应事先获得许可元器件失效分析程序航天材料及工艺研究所四
10、、元器件失效分析方法和程序10、破坏性物理分析（DPA）目的：确定是否为批次性问题 内容：对同批次良品件抽样分析，与失效件对比，检查确认是否存在同样性质的问题技术手段：DPA和数理统计方法 重点：同批次良品件 注意事项：抽样应有代表性，并符合数理统计方法根据分析需要选择DPA项目元器件失效分析程序航天材料及工艺研究所四、元器件失效分析方法和程序11、综合逻辑分析 目的：确定失效原因、解释失效机理 内容：在上述观察、测试、试验和分析的基础上，对结果、数据、现象（证据）进行综合分析和判断 技术手段：逻辑推理法、排除法、试验求证法、综合法 重点：揭示失效模式与各种证据、各种证据之间的内在关系 注意事
11、项：失效模式与失效原因之间必定存在惟一的合理的解释失效机理，失效机理就是用理论解释从原因到结果的全过程对失效机理的探究是无穷尽的（主观和客观条件限制）原因很可能不惟一，但一定有主次失效分析难以圆满，经常难以达到共识重证据，看事实，讲科学，按程序 元器件失效分析程序航天材料及工艺研究所四、元器件失效分析方法和程序12、失效复现和验证（重大、有争议、存在假设时） 目的：验证失效原因和失效机理的正确性 内容：根据所得出失效原因和失效机理，设计试验；通过实物或模拟试验（整机、元器件或机理）复现失效现象或验证机理 技术手段：试验和实时监控 重点：过程的基本完整的复现和/或特征现象的吻合 注意事项：复现试
12、验方案事先得到认可，结果可以预期复现试验难以一次成功有些失效无法复现（主观和客观条件限制）元器件失效分析程序航天材料及工艺研究所五、典型案例分析1、多股导线疲劳断口形貌1-1多股导线疲劳断口整体形貌1-2 导线疲劳断口磨损形貌航天材料及工艺研究所1、多股导线疲劳断口形 貌1-3 扩展区疲劳条带形貌 1-4 终断区的颈缩形貌 五、典型案例分析航天材料及工艺研究所五、典型案例分析2、三极管过流烧毁形貌航天材料及工艺研究所五、典型案例分析3、场效应管过压击穿形貌航天材料及工艺研究所电子行业 信息产业部电子五所（广州 ）电子元器件 六、国内元器件失效分析机构航天行业 航天703所（北京）电子元器件 航天771所（西安）半导体器件 航天772所（北京）大规模、超大规模集成电路 航天511所（北京）电子元器件 航天808所（上海）电子元器件航天材料及工艺研究所衷心感谢欢迎指正
