IC失效分析培训PPT53页

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1、 江苏长电科技股份有限公司江苏长电科技股份有限公司 IC失效分析培训教材 IC工程部一般概念v失效失效：产品失去规定的功能。：产品失去规定的功能。v失失效效分分析析：为为确确定定和和分分析析失失效效器器件件的的失失效效模模式式，失失效效机机理理，失失效效原原因和失效性质而对产品所做的分析和检查。因和失效性质而对产品所做的分析和检查。v失效模式失效模式：失效的表现形式。：失效的表现形式。v失效机理失效机理：导致器件失效的物理，化学变化过程。：导致器件失效的物理，化学变化过程。v失失效效原原因因：导导致致发发生生失失效效的的直直接接原原因因，它它包包括括设设计计，制制造造，使使用用和和管理等方面的

2、问题。管理等方面的问题。v失失效效分分析析的的目目的的：失失效效分分析析是是对对失失效效器器件件的的事事后后检检查查，通通过过失失效效分分析析可可以以验验证证器器件件是是否否失失效效，识识别别失失效效模模式式，确确定定失失效效机机理理和和失失效效原原因因，根根据据失失效效分分析析结结论论提提出出相相应应对对策策，它它包包括括器器件件生生产产工工艺艺，设设计计，材材料料，使使用用和和管管理理等等方方面面的的有有关关改改进进，以以便便消消除除失失效效分分析析报报告告中中所所涉及到的失效模式或机理，防止类似失效的再次发生。涉及到的失效模式或机理，防止类似失效的再次发生。失效分析的设备和相应的用途v

3、电电特特性性测测试试设设备备 包包括括开开短短路路测测试试设设备备（CD318ACD318A，S9100S9100），万万用表和各种测试分厂的测试机。用表和各种测试分厂的测试机。v 观观察察测测量量设设备备 X X射射线线透透视视机机，金金相相显显微微镜镜（放放大大倍倍数数50-50-10001000），测测量量显显微微镜镜（带带摄摄像像头头并并与与显显示示器器和和终终端端处处理理电电脑脑相相连连，放大位数放大位数50-50050-500），立体显微镜，扫描电子显微镜），立体显微镜，扫描电子显微镜SEMSEM。v 试验设备试验设备 烘箱，回流焊机，可焊性测试仪，成份分析仪。烘箱，回流焊机，可焊

4、性测试仪，成份分析仪。v 解解剖剖设设备备和和辅辅助助设设备备 开开帽帽机机，密密封封电电炉炉，超超声声清清洗洗机机，镊镊子子，研磨切割机，玻璃仪器（试管，烧杯，玻璃漏斗，滴管等）。研磨切割机，玻璃仪器（试管，烧杯，玻璃漏斗，滴管等）。v 工工作作间间设设施施 应应配配有有通通风风柜柜，清清洗洗池池，水水源源，相相关关化化剂剂（盐盐酸酸，硝酸，硫酸和无水乙醇，丙酮，氢氧化钠等）。硝酸，硫酸和无水乙醇，丙酮，氢氧化钠等）。分析报告v失失效效分分析析报报告告 应应包包括括：a, a, 失失效效器器件件的的主主要要失失效效现现场场信信息息。b, b, 失失效效器器件件的的失失效效模模式式。c, c,

5、 失失效效分分析析程程序序和和各各阶阶段段的的初初步步的的分分析析结结果果。d d , ,失失效效分分析析结结论论。e,e,提提出出纠纠正正建建议议措施。报告中应附分析图片和测试数据，以及相应说明。措施。报告中应附分析图片和测试数据，以及相应说明。v分分析析人人员员应应具具有有的的素素质质 具具有有半半导导体体集集成成电电路路的的专专业业基基础础知知识识，熟熟悉悉集集成成电电路路原原理理，设设计计，制制造造，测测试试，使使用用线线路路，可可靠靠性性试试验验，可可靠靠性性标标准准，可可靠靠性性物物理理和和化化学学等等方方面面的有关知识，并有一定的实践经验，必须受过专业培训。的有关知识，并有一定的

6、实践经验，必须受过专业培训。可靠性v可可靠靠性性概概念念 指指系系统统或或设设备备在在规规定定条条件件下下和和规规定定时时间间内内完完成成规规定定功功能能的的能能力力。有有固固有有可可靠靠性性和和使使用用可可靠靠性性之之分分，固固有有可可靠靠性性指指通通过过设设计计和和制制造造形形成成的的内内在在可可靠靠性性，使使用用可可靠靠性性指指在在使使用用过过程程中中发发挥挥出出来来的的可可靠靠性性。它它受受环环境境条条件件，使使用用操操作作，维维修修等等因因素素的的影影响响，使使用用可可靠靠性性总总小于固有可靠性。小于固有可靠性。可靠性试验（一）v温度循环温度循环TCTTCT：判断产品在极高，极低温：

7、判断产品在极高，极低温度下抗变力及在极高，极低温度中交替度下抗变力及在极高，极低温度中交替之效应。之效应。v热冲击热冲击TSTTST：同上，但条件更严酷。：同上，但条件更严酷。v高压蒸煮高压蒸煮PCTPCT：利用严厉的压力，湿气和：利用严厉的压力，湿气和温度加速水汽之渗透来评估非密闭性之温度加速水汽之渗透来评估非密闭性之固态产品对水汽渗透之效应。固态产品对水汽渗透之效应。v加速老化加速老化HASTHAST：同上。：同上。可靠性试验（二）v高温反偏高温反偏HTRBHTRB：对产品施加一定的高温来加速产品电：对产品施加一定的高温来加速产品电性能的老化。性能的老化。v回流焊回流焊REFLOWREFL

8、OW：用于判断器件（：用于判断器件（SMDSMD）在回流焊接过程）在回流焊接过程中所产生之热阻力及效应。中所产生之热阻力及效应。v易焊性易焊性SOLDERSOLDER：判断产品之可焊度。：判断产品之可焊度。v耐焊接热耐焊接热：判断直插式产品在焊接过程中产生的热阻：判断直插式产品在焊接过程中产生的热阻力及效应。力及效应。v引线弯曲引线弯曲：考核产品管脚抗机械应变力之能力。：考核产品管脚抗机械应变力之能力。可靠性试验（三）v交变试验交变试验：评估产品在经过极高，极低温度后，再放入温：评估产品在经过极高，极低温度后，再放入温湿度变化之环境后产生的效应。湿度变化之环境后产生的效应。v稳态湿热稳态湿热T

9、HTTHT：评估非密闭性之固态产品在湿气环境下之：评估非密闭性之固态产品在湿气环境下之可靠度，使用温度条件加速水汽渗透。可靠度，使用温度条件加速水汽渗透。v高温贮存高温贮存HTSTHTST：判断高温对产品之效应。：判断高温对产品之效应。v低温试验低温试验LTLT：判断低温对产品之效应。：判断低温对产品之效应。v电耐久电耐久BURN-INBURN-IN：对产品施加一定的电压，电流来加速产：对产品施加一定的电压，电流来加速产品的电老化。品的电老化。可靠性试验设备v试验设备试验设备：高低温循环箱，高速老化箱，调：高低温循环箱，高速老化箱，调温调湿箱，可焊性测试仪，高温烘箱，分立温调湿箱，可焊性测试仪

10、，高温烘箱，分立器件综合老化系统，高温反偏系统。器件综合老化系统，高温反偏系统。v测试设备测试设备：多功能晶体管筛选仪，晶体管图：多功能晶体管筛选仪，晶体管图性特示仪（性特示仪（XJ4810,370BXJ4810,370B等）。等）。失效率v失失效效率率指指产产品品工工作作到到t t时时刻刻后后在在单单位位时时间间内内失失效效的的概概率率。单单位位： %/10%/103 3小小时时。（每每工作工作10001000小时后产品失效的百分数）小时后产品失效的百分数）失效曲线 v也称失效浴盆曲线，因形状象浴盆。也称失效浴盆曲线，因形状象浴盆。v早早期期失失效效期期：（t t）大大，随随时时间间迅迅速速

11、下下降降。通通过过改改进进设设计计，加加强强监监控控可可减减少少早早期期失失效效，通通过过筛筛选选可可减减小小（缩缩短短或或去去掉掉）早早期期失失效效期期. .工工艺艺缺缺陷陷、材料缺陷、筛选不充分引起。材料缺陷、筛选不充分引起。v 偶偶然然失失效效期期：（t t）小小，为为常常数数，时时间间较较长长，失失效效带带有有偶偶然然性性，是是使使用用的的良良好好时时间间。很很多多是是静静电电损损伤伤、过过电电损伤引起。有突发性和明显性损伤引起。有突发性和明显性 v 耗耗 损损 失失 效效 期期 ： 产产 品品 使使 用用 后后 期期 ，（t t）迅迅速速增增加加，因因老老化化，磨磨损损，疲疲劳劳等等

12、使使器器件件失失效效。元元器器件件老老化化引引起起。有时间性和隐蔽性有时间性和隐蔽性静电，静电放电v静静电电 当当两两种种材材料料一一起起摩摩擦擦，一一种种材材料料丢丢失失电电子子，另另一一种种则则收收集集电电子子，前前者者带带正正电电，后后者者则则带带负负电电，如如果果两两种种摩摩擦擦的的物物体体在在分分离离的的过过程程中中电电荷荷难难以以中中和和，电电荷荷即即会会积积累累使使物物体体带带上上静静电电。静电就是一种物体上的非移动的充电。静电就是一种物体上的非移动的充电。v静静电电放放电电 如如果果带带静静电电的的物物体体遇遇到到合合适适的的机机会会，它它会会将将所所带带的的电电荷荷放放掉掉，

13、又又回回到到中中性性，此此过程即是静电放电过程即是静电放电ESDESD。静电对电子元件之影响v物物体体放放电电形形式式主主要要通通过过低低电电阻阻区区域域，放放电电电电流流I= I= Q/t,Q/t,即即静静电电电电荷荷变变化化量量与与完完成成这这些些静静电电电电荷荷变变化化所所用用的的时时间间之之比比。当当I I足足够够大大时时，能能影影响响P-NP-N结结热热击击穿穿接接合合点点，导导致致氧氧气气层层击击穿穿，引引起起即即时时的的和和不不可可逆逆转转的的损损坏坏，但但这这种种损损坏坏只只有有10%10%可可引引起起产产品品即即时时损损坏坏，90%90%的的产产品品可可毫毫无无觉觉察察地地通

14、通过过测测试试，流流到到客客户户手手里里，但但它它的的可可靠靠性性却却大大大大地地降降低低了了，并并且且静静电电可可吸吸附附灰灰尘尘，降降低低基片净化度，使基片净化度，使ICIC成品率下降。成品率下降。静电产生的宏观原因 v 环境环境如地面，装修隔间，温湿度。如地面，装修隔间，温湿度。v 工工具具和和材材料料 清清洗洗机机，吸吸管管，镊镊子子，物物流流车车，周转箱，烘箱，纸片，工作机台等。周转箱，烘箱，纸片，工作机台等。v 工工作作者者及及其其活活动动 人人的的动动作作如如脱脱衣衣，起起立立，被感应，接触带电，剥离，冲击，摩擦。被感应，接触带电，剥离，冲击，摩擦。静电的防护v静电防护原则静电防

15、护原则： 少产生，不积累，快泄放。少产生，不积累，快泄放。v静电防护基本方法静电防护基本方法：泄漏，中和，屏蔽：泄漏，中和，屏蔽v 环环境境方方面面，铺铺设设防防静静电电地地毯毯，地地板板，台台垫垫，入入口口处处工工作作处处接接地地线线等等防防静静电电消消除除器器。控控制制温温湿湿度度，使使用用离离子子风机，静电环。风机，静电环。v 器器材材方方面面，防防静静电电工工作作服服，鞋鞋，腕腕带带，导导电电泡泡沫沫板板，防防静静电电文文件件盒盒，周周转转箱箱，物物流流车车，包包装装袋袋，抗抗静静电电剂剂等。等。v 产产品品设设计计方方面面，将将静静电电防防护护体体现现到到元元件件和和产产品品设设计计

16、中中，尽尽量量使使用用对对静静电电不不敏敏感感的的元元件件，或或者者在在器器件件内内部部设设置置静静电电防防护护元元件件，对对使使用用的的静静电电放放电电敏敏感感器器件件提提供供适适当当的输入保护。的输入保护。 封装基本流程v磨磨片片划划片片装装片片球球焊焊包包封封后后固固化化电电镀镀打打印印冲冲切切成成型型测测试试包包装装入库。入库。v上述流程视产品不同有较大的变化。上述流程视产品不同有较大的变化。流程简述（一）v磨磨片片将将芯芯片片的的反反面面（非非布布线线的的一一面面）根根据据工工艺艺标标准准，客客户户要要求求或或一一些些特特殊殊要要求求磨磨去去一一层层，使使芯芯片片的的厚厚度度达达到要

17、求。到要求。v 划划片片用用划划片片刀刀（或或其其它它手手段段如如激激光光）在在圆圆片片上上的的划划片片槽槽中中割割划划，使使整整个个大大圆圆片片分分割割成成很很多多细细小小的的晶晶片片（单个芯片），以利装片。（单个芯片），以利装片。v 装装片片将将已已划划好好片片的的大大圆圆片片上上的的单单个个芯芯片片用用吸吸嘴嘴取取下下后后装装在在引引线线框框的的基基岛岛上上。此此时时芯芯片片背背面面上上须须用用粘粘接接剂剂粘在基岛上。粘在基岛上。v 球球焊焊用用金金丝丝（在在一一定定的的温温度度，超超声声，压压力力下下）将将芯芯片片上上某某一一点点（压压焊焊区区）与与引引线线框框适适当当位位置置（第第二

18、二点点）相连。相连。v 流程简述（二）v包包封封用用树树脂脂体体将将装装在在引引线线框框上上的的芯芯片片封封起起来来，对对芯芯片片起起保保护作用和支撑作用。护作用和支撑作用。v 后固化后固化使包封后的树脂体进一步固化。使包封后的树脂体进一步固化。v 电电镀镀在在引引线线条条上上所所有有部部位位镀镀上上一一层层锡锡，保保证证产产品品管管脚脚的的易焊性。易焊性。v 打打印印在在树树脂脂体体上上打打上上标标记记，说说明明产产品品的的型型号号和和其其它它相相关关信息。信息。v 冲切成形冲切成形将整条产品切割成形为单只产品。将整条产品切割成形为单只产品。v 测试测试筛选出符合功能要求的产品。筛选出符合功

19、能要求的产品。v 包包装装，入入库库将将产产品品按按要要求求包包装装好好后后进进入入成成品品库库。待待机机发发往客户往客户。为何分析？信息反馈？（一）v客客户户投投诉诉。如如客客户户反反映映良良率率低低，产产品品的的某某一一参参数数不不达达标标，开开短短路路，产产品品使使用用时时功功能能不不良良等等。一一般般由由业业务务或或外经部转品管，再转总厂进行失效分析。外经部转品管，再转总厂进行失效分析。v测测试试分分厂厂测测试试良良率率低低，或或某某批批产产品品开开短短路路产产品品太太多多，不符合客户良率要求，分厂应出具测试异常分析报告。不符合客户良率要求，分厂应出具测试异常分析报告。v品品管管抽抽测

20、测异异常常 产产品品经经外外观观检检后后品品管管开开短短路路抽抽测测异异常常。通通常常每每批批抽抽100100只只如如次次品品超超过过3 3只只，则则加加抽抽300300只只，仍仍超超标标则则要要分分析析。对对测测试试分分厂厂已已测测产产品品抽抽测测异异常常。通通常常测测试试分分厂厂送送样样一一只只, ,仅仅要要求求开开帽帽分分析析。测测试试分分厂厂应应附失效分析申请单。附失效分析申请单。为何分析？信息反馈？（二）v组组装装分分厂厂隔隔离离流流到到测测试试或或外外检检，要要求求测测试试或或外外检检后后将将测测试试情情况况或或品品管管抽抽测测结结果果反反馈馈组组装装。此此时时出出现现的的一些异常

21、，可能要求分析。一些异常，可能要求分析。v客客户户要要求求的的其其它它分分析析。如如看看金金丝丝，布布线线图图，芯芯片片表表面，芯片粘结形式等。面，芯片粘结形式等。v所所有有的的分分析析结结束束后后，均均应应出出报报告告，且且要要将将报报告告送送到到原发出部门，并做好相应分析报告交接工作。原发出部门，并做好相应分析报告交接工作。金丝布线和芯片表观（一） v金丝金丝v导电胶导电胶v芯片芯片v基岛基岛v管脚管脚v树脂体（阴影部树脂体（阴影部份）份）金丝布线和芯片表观（二）粉粉红红色色是是腐腐球球后后的的压压区区，实实质上是氧化硅的颜色。质上是氧化硅的颜色。铝线铝线氧化硅氧化硅金丝布线和芯片表观（三

22、）v中测点中测点v金球金球v金丝金丝v未腐球时的压区未腐球时的压区v通通常常芯芯片片上上的的白白色色部部分分为为铝铝线线 。图图片片上上黑黑色色的的小小圆圆球球是是金金球球（放放大大后后为为金金色色），金金球球周周围围一一小小块块蓝蓝色色（或或白白色色）区区域域是是压压区区，另另有有小小块块白白色色区区域域是是中中测测点点（芯芯片片制制造造厂厂用用来来测测试试芯芯片片合合格格与与否否的的地地方方），上上图图中中芯芯片片表表面面粉粉红红色色部部位位为为氧氧化化硅硅。整整个个芯芯片片表表面面有有一一层层薄薄薄薄的的芯芯片片保保护护层层。腐腐球球后后的的压压区区有有不不同同的的颜颜色色，如如红红，黄

23、黄，绿绿，蓝蓝，紫紫等等，这这是是因因为为氧氧化化层层厚厚度度不不同同的的缘缘故故。 上上图图为为一一例例，实实际际上上视视芯芯片片不不同同各部位颜色或形状有很大区别。各部位颜色或形状有很大区别。v 失效分析的原则 v先无损，后有损。先无损，后有损。v先电测试，外观检，后开盖。先电测试，外观检，后开盖。v开盖后也要先无损（不引入新破坏），后破开盖后也要先无损（不引入新破坏），后破坏。坏。 失效分析程序v失失效效现现象象记记录录。了了解解情情况况，了了解解失失效效现现场场信信息息，失失效效样样品品的的参参数数测试结果，失效样品的一些产品信息。测试结果，失效样品的一些产品信息。v鉴鉴别别失失效效模

24、模式式。用用现现有有设设备备确确认认产产品品失失效效是是否否与与客客户户所所述述一一致致，并如实记录下失效情况。并如实记录下失效情况。v用自已的语言用自已的语言描述失效特征描述失效特征。v按按照照失失效效分分析析程程序序一一一一检检查查，分分析析。通通常常有有下下述述几几步步：外外观观检检查查，电电参参数数测测式式，开开短短路路测测试试，X-RAYX-RAY检检查查，超超声声清清洗洗，超超声声波波离离层层分分析析，开开帽帽，内内部部目目检检，电电子子扫扫描描显显微微镜镜，腐腐球球并并检检查查压压区区。上上面面几几步步不不是是每每步步都都要要，要要有有针针对对性性地地做做，做做到到哪哪一一步步发

25、发现现问问题题了了，后面几步视情况也可省去。后面几步视情况也可省去。v归纳分析结论归纳分析结论，提出自已对分析结果的看法。，提出自已对分析结果的看法。v提出纠正建议措施。提出纠正建议措施。v出具分析报告出具分析报告。失效信息收集v 产产品品信信息息 ：生生产产日日期期 ，客客户户，封封装装形形式式，型型号号，批批号号，良良率率情情况况，生生产产批批还还是是试试验验批批，失失效效BinBin值值，焊焊丝丝规规格格，图图形形密密集集区区典典型型线线宽宽，芯芯片片厚厚度度，导导电电胶胶，采采用用的的料料饼饼，印印章章内内容容，是否测试过，测试机台状况等。是否测试过，测试机台状况等。v失失效效现现象象

26、记记录录。失失效效日日期期，失失效效地地点点，数数量量，失失效效环环境境，是是否否工工作作过过（即即是是否否焊焊在在整整机机上上使使用用过过），客客户户是是否否在在使使用用前前对对产产品品测测试试过过，工工作条件是否超过规格范围。作条件是否超过规格范围。鉴别失效模式v电参数测试电参数测试。v开短路测试开短路测试。目前有。目前有5 5台专用开短路测试机：台专用开短路测试机：S9100S9100，测试品种有，测试品种有PQFP44PQFP44，LQFP44LQFP44，PQFP52PQFP52，PQFP64PQFP64，DIPDIP和和SDIPSDIP中的部份。中的部份。CD318ACD318A，

27、测，测试品种有，试品种有，SOP8/SOP16/SOP20/24/28 SOP8/SOP16/SOP20/24/28 ，DIP8/14/16DIP8/14/16，密间距产品，手工机测试，密间距产品，手工机测试DIPDIP系系列。测试时要了解对应主机电脑中是否有该品列。测试时要了解对应主机电脑中是否有该品种的测试程序，如果没有则要请相关人员编写种的测试程序，如果没有则要请相关人员编写程序。程序。失效分析顺序 v外部目检外部目检vX-RAYX-RAY检查检查v超声清洗超声清洗v复测复测vSATSAT即超声检查即超声检查v开帽后内部目检开帽后内部目检v腐球检查腐球检查X-RAY检查vX-RAYX-R

28、AY检检查查。X-RAYX-RAY射射线线又又称称伦伦琴琴射射线线，一一种种波波长长很很短短的的电电磁磁辐辐射射，由由德德国国物物理理学学家家伦伦琴琴在在18951895年年发发现现。一一般般指指电电子子能能量量发发生生很很大大变变化化时时放放出出的的短短波波辐辐射射，能能透透过过许许多多普普通通光光不不能能透透过过的的固固态态物物质质。利利用用可可靠靠性性分分析析室室里里的的X-RAYX-RAY分分析析仪仪，可可检检查查产产品品的的金金丝丝情情况况和和树树脂脂体体内内气气孔孔情情况况，以以及及芯芯片片下下面面导导电电胶胶内内的的气气泡泡，导导电电胶胶的分布范围情况。的分布范围情况。X-RAY

29、判断原则不良情况不良情况原因或责任者原因或责任者 球脱球脱 组装组装 点脱点脱 如大量点脱是同一只脚，则为组装不良。如点脱金丝形状较规如大量点脱是同一只脚，则为组装不良。如点脱金丝形状较规则，则为组装或包封之前则，则为组装或包封之前L/FL/F变形，运转过程中震动，上料框架变形，运转过程中震动，上料框架牵拉过大，牵拉过大，L/FL/F打在予热台上动作大，两道工序都要检查。如点打在予热台上动作大，两道工序都要检查。如点脱金丝弧度和旁边的金丝弧度差不多，则为组装造成。脱金丝弧度和旁边的金丝弧度差不多，则为组装造成。 整体冲歪，乱，断整体冲歪，乱，断 为包封不良，原因为吹模不尽，料饼沾有生粉，予热不

30、当或不为包封不良，原因为吹模不尽，料饼沾有生粉，予热不当或不均匀，工艺参数不当，洗模异常从而导致模塑料在型腔中流动均匀，工艺参数不当，洗模异常从而导致模塑料在型腔中流动异常。异常。 个别金丝断个别金丝断 组装擦断或产品使用时金丝熔断。组装擦断或产品使用时金丝熔断。 只有局部冲歪只有局部冲歪 多数为包封定位时动作过大，牵拉上料框架时造成，也有部份多数为包封定位时动作过大，牵拉上料框架时造成，也有部份为内部气泡造成。为内部气泡造成。 金丝相碰金丝相碰 弧度正常，小于正常冲歪率时，为装片或焊点位置欠妥弧度正常，小于正常冲歪率时，为装片或焊点位置欠妥 内焊脚偏移内焊脚偏移 多数为组装碰到内引脚。多数为

31、组装碰到内引脚。 塌丝塌丝 多数为排片时碰到。多数为排片时碰到。 导电胶分布情况导电胶分布情况 应比芯片面积稍大，且呈基本对称情形。应比芯片面积稍大，且呈基本对称情形。 超声清洗超声清洗 v清清洗洗仅仅用用来来分分析析电电性性能能有有异异常常的的，失失效效可可能能与与外外壳壳或或芯芯片片表表面面污污染染有有关关的的器器件件。此此时时应应确确认认封封装装无无泄泄漏漏，目目的的是是清清除除外外壳壳上上的的污污染染物物。清清洗洗前前应应去去除除表表面面上上任任何何杂杂物物，再再重重测测电电参参数数，如如仍仍失失效效再再进进行行清清洗洗，清清洗洗后后现现测测电电参参数数，对对比比清清洗洗前前后后的的电

32、电参参数数变变化化。清清洗洗剂剂应应选选用用不不损损坏坏外外壳壳的的，通通常常使使用用丙丙酮酮，乙乙醇醇，甲甲苯苯，清清洗洗后后再再使使用用纯纯水水清清洗洗，最最后后用用丙丙酮酮，无无水水乙乙醇醇等等脱脱水水，再再烘烘干干。清清洗洗要要确确保保不不会会带带来来由由于于清清洗洗剂而引起的失效。剂而引起的失效。超声检测分析。超声检测分析。 vSATSAT即超声波形显示检查。即超声波形显示检查。v超超声声波波，指指频频率率超超过过20KHZ20KHZ的的声声波波（人人耳耳听听不不见见，频频率率低低于于HZHZ的的声声波波称称为为次次声声波波），它它的的典典型型特特征征：碰碰到到气气体体100%100

33、%反反射射，在在不不同同物物质质分界面产生反射分界面产生反射, ,和光一样直线传播。和光一样直线传播。vSATSAT就就是是利利用用这这些些超超声声波波特特征征来来对对产产品品内内部部进进行行检检测测，以以确确定定产产品品密密封封性性是是否否符符合合要要求求，产产品是否有内部离层。品是否有内部离层。超声判别原则超声判别原则v 芯片表面不可有离层芯片表面不可有离层v 镀银脚精压区域不可有离层镀银脚精压区域不可有离层v内内引引脚脚部部分分离离层层相相连连的的面面积积不不可可超超过过胶胶体体正正面面面面积积的的20%20%或或引引脚脚通通过过离离层层相相连连的的脚脚数数不不可可超超过引脚总数的过引脚

34、总数的1/51/5v芯芯片片四四周周导导电电胶胶造造成成的的离离层层在在做做可可靠靠性性试试验验通通过过或或做做BscanBscan时时未未超超出出芯芯片片高高度度的的2/32/3应应认认为为正正常。常。v判断超声图片时要以波形为准，要注意对颜色判断超声图片时要以波形为准，要注意对颜色黑白异常区域的波形检查黑白异常区域的波形检查 超声检查时应注意 v对对焦焦一一定定要要对对好好，可可反反复复调调整整，直直到到扫扫描描出出来来的的图图像像很很“干脆干脆”，不出现那种零零碎碎的红点。，不出现那种零零碎碎的红点。v注意增益，扫描出来的图像不能太亮，也不能太暗。注意增益，扫描出来的图像不能太亮，也不能

35、太暗。v注注意意产产品品不不能能放放反反，产产品品表表面面不不能能有有任任何何如如印印记记之之类类造造成成的坑坑洼洼，或其它杂质，气泡。的坑坑洼洼，或其它杂质，气泡。v探探头头有有高高频频和和低低频频之之分分，针针对对不不同同产产品品选选用用不不同同的的探探头头（由由分分析析室室工工作作人人员员调调整整）。通通常常树树脂脂体体厚厚的的产产品品，采采用用低频探头，否则采用高频探头。因频率高穿透能力差。低频探头，否则采用高频探头。因频率高穿透能力差。开帽开帽 v高高分分子子的的树树脂脂体体在在热热的的浓浓硝硝酸酸（98%98%）或或浓浓硫硫酸酸作作用用下下，被被腐腐去去变变成成易易溶溶于于丙丙酮酮

36、的的低低分分子子化化合合物物，在在超超声声作作用用下下，低低分分子子化化合合物物被被清洗掉，从而露出芯片表层。清洗掉，从而露出芯片表层。v 开开帽帽方方法法一一：取取一一块块不不锈锈钢钢板板，上上铺铺一一层层薄薄薄薄的的黄黄沙沙（也也可可不不加加沙沙产产品品直直接接在在钢钢板板上上加加热热），放放在在电电炉炉上上加加热热，砂砂温温要要达达100-1100-10 0度度，将将产产品品放放在在砂砂子子上上，芯芯片片正正面面方方向向向向上上，用用吸吸管管吸吸取取少少量量的的发发烟烟硝硝酸酸（浓浓度度98%98%）。滴滴在在产产品品表表面面，这这时时树树脂脂表表面面起起化化学学反反应应，且且冒冒出出气

37、气泡泡，待待反反应应稍稍止止再再滴滴，这这样样连连滴滴5-105-10滴滴后后，用用镊镊子子夹夹住住，放放入入盛盛有有丙丙酮酮的的烧烧杯杯中中，在在超超声声机机中中清清洗洗2-52-5分分钟钟后后，取取出出再再滴滴，如如此此反反复复，直直到到露露出出芯芯片片为为止止，最最后后必必须须以以干干净净的的丙丙酮酮反反复清洗确保芯片表面无残留物。复清洗确保芯片表面无残留物。开帽方法二v将所有产品一次性放入将所有产品一次性放入98%的浓硫酸中煮的浓硫酸中煮沸。这种方法对于量多且只要看芯片是否沸。这种方法对于量多且只要看芯片是否破裂的情况较合适。缺点是操作较危险。破裂的情况较合适。缺点是操作较危险。要掌握

38、要领。要掌握要领。开帽注意点开帽注意点v所所有有一一切切操操作作均均应应在在通通风风柜柜中中进进行行，且且要要戴戴好好防防酸酸手手套。套。v产产品品开开帽帽越越到到最最后后越越要要少少滴滴酸酸，勤勤清清洗洗，以以避避免免过过腐腐蚀。蚀。v清清洗洗过过程程中中注注意意镊镊子子勿勿碰碰到到金金丝丝和和芯芯片片表表面面，以以免免擦擦伤芯片和金丝。伤芯片和金丝。v根根据据产产品品或或分分析析要要求求有有的的开开帽帽后后要要露露出出芯芯片片下下面面的的导导电胶电胶.,.,或者第二点或者第二点. .v另另外外，有有的的情情况况下下要要将将已已开开帽帽产产品品按按排排重重测测。此此时时应应首首先先放放在在8

39、080倍倍显显微微镜镜下下观观察察芯芯片片上上金金丝丝是是否否断断，塌塌丝丝，如无则用刀片刮去管脚上黑膜后送测。如无则用刀片刮去管脚上黑膜后送测。v注意控制开帽温度不要太高。注意控制开帽温度不要太高。附:分析中常用酸v1，浓硫酸。这里指，浓硫酸。这里指98%的浓硫酸的浓硫酸,它有强烈的脱水它有强烈的脱水性性,吸水性和氧化性。开帽时用来一次性煮大量的产吸水性和氧化性。开帽时用来一次性煮大量的产品，这里利用了它的脱水性和强氧化性。品，这里利用了它的脱水性和强氧化性。v浓盐酸。指浓盐酸。指37%（V/V）的盐酸，有强烈的挥发性，）的盐酸，有强烈的挥发性，氧化性。分析中用来去除芯片上的铝层。氧化性。分

40、析中用来去除芯片上的铝层。v发烟硝酸，指浓度为发烟硝酸，指浓度为98%（V/V）的硝酸。用来开）的硝酸。用来开帽。有强烈的挥发性，氧化性，因溶有帽。有强烈的挥发性，氧化性，因溶有NO2而呈红而呈红褐色。褐色。v王水，指一体积浓硝酸和三体积浓盐酸的混合物。王水，指一体积浓硝酸和三体积浓盐酸的混合物。分析中用来腐金球，因它腐蚀性很强可腐蚀金。分析中用来腐金球，因它腐蚀性很强可腐蚀金。 内部目检内部目检 v视视产产品品不不同同分分别别放放在在200200倍倍或或500500倍倍金金相相显显微微镜镜下下或或立立体体显显微微下下仔仔细细观观察察芯芯片片表表面面是是否否有有裂裂缝缝，断断铝铝，擦擦伤伤，烧

41、烧伤伤，沾沾污污等等异异常常。对对于于芯芯片片裂裂缝缝要要从从反反面面开开帽帽以以观观察察芯芯片片反反面面有有否否装装片片时时顶顶针针顶顶坏坏点点，因因为为正正面面开开帽帽取取下下芯芯片片时时易易使使芯芯片片破破裂裂。反反面面的的导导电电胶胶可可用用硝硝酸酸慢慢慢慢腐腐，再再用用较较软的细铜丝轻轻刮去。软的细铜丝轻轻刮去。腐球分析腐球分析v将将已已开开帽帽的的产产品品放放在在加加热热到到沸沸腾腾的的10%20%10%20%的的KOHKOH（或或NaOHNaOH）溶溶液液中中或或加加热热到到沸沸腾腾的的王王水水（即即3 3：1 1的的浓浓盐盐酸酸和和浓浓硝硝酸酸混混合合溶溶液液）中中。浸浸泡泡约

42、约3 3到到5 5分分钟钟（个个别别产产品品浸浸泡泡时时间间要要求求较较长长，达达1010分分钟钟以以上上）。在在100100到到200200倍倍显显微微镜镜下下用用细细针针头头轻轻轻轻将将金金丝丝从从芯芯片片上上移移开开（注注意意勿勿碰碰到到芯芯片片），如如发发现现金金球球仍仍牢牢牢牢地地粘粘在在芯芯片片上上，则则说说明明还还需需再再腐腐球球，千千万万不不要要硬硬拉拉金金丝丝，以以免免造造成成人为的凹坑，造成误判。人为的凹坑，造成误判。分析过程中要检查的内容v 外外部部目目检检。是是否否有有树树脂脂体体裂裂缝缝，管管脚脚间间杂杂物物致致短短路路，管管脚脚是是否否被被拉拉出出树树脂脂体体，管管

43、脚脚根部是否露铜，管脚和树脂体是否被沾污，管脚是否弯曲变形等不良。根部是否露铜，管脚和树脂体是否被沾污，管脚是否弯曲变形等不良。v X-RAYX-RAY 是是否否有有球球脱脱、点点脱脱、整整体体冲冲歪歪，金金丝丝乱乱，断断、局局部部冲冲歪歪、塌塌丝丝、金金丝丝相相碰碰、焊焊脚脚偏偏移移、胶胶体体空空洞洞、焊焊料料空空洞洞，焊焊料料覆覆盖盖面面积积，管管脚脚间间是是否否有有杂杂物物导导致致管管脚脚短短路路等等异常。异常。v 超声检测超声检测。是否有芯片表面、焊线第二点、胶体与引线框之间等的内部离层。是否有芯片表面、焊线第二点、胶体与引线框之间等的内部离层。v 开开帽帽后后的的内内部部目目检检。4

44、 41 1，用用30-5030-50倍倍立立体体显显微微镜镜检检查查：键键合合线线过过长长而而下下塌塌碰碰坏坏芯芯片片；键键合合线线尾尾部部过过长长而而引引起起短短路路；键键合合线线颈颈部部损损伤伤或或引引线线断断裂裂；键键合合点点或或键键合合线线被被腐腐蚀蚀；键键合合点点尽尽寸寸或或位位置置不不当当；芯芯片片粘粘接接材材料料用用量量不不当当或或裂裂缝缝；芯芯片片抬抬起起，芯芯片片取取向向不不当当，芯芯片片裂裂缝缝；多多余余的的键键合合线线头头或或外外来来颗颗粒粒等等。4.24.2，金金属属化化，薄薄膜膜电电阻阻器器缺缺陷陷在在50-20050-200倍倍显显微微镜镜下下检检查查，主主要要有有

45、腐腐蚀蚀，烧烧毁毁，严严重重的的机机械械损损伤伤；光光刻刻缺缺陷陷，电电迁迁移移现现象象，金金属属化化层层过过薄薄，台台阶阶断断铝铝，表表面面粗粗糙糙发发黑黑，外外来来物物沾沾污污等等。4.3 4.3 金金属属化化覆覆盖盖接接触触孔孔不不全全，氧化层氧化层/ /钝化层缺陷出现在金属化条下面或有源区内，钝化层裂纹或划伤。钝化层缺陷出现在金属化条下面或有源区内，钝化层裂纹或划伤。 v腐腐球球分分析析。 主主要要目目的的是是检检查查球球焊焊时时采采用用的的工工艺艺是是否否对对压压焊焊区区造造成成不不良良影影响响如如弹弹坑坑即即压区破裂。此时对其它部位可检查可忽略。压区破裂。此时对其它部位可检查可忽略

46、。镜检能发现的问题（一）v寻寻找找多多余余物物和和外外来来沾沾污污物物如如残残留留金金丝丝，芯芯片片边边缘缘碎碎裂裂留留下下的的硅硅碴碴，焊焊料料碴碴，口口水水星星子子（高高温温存存放放后后常常呈呈现现棕棕黄黄色色小小圆圆点点），水水渍渍，残残存存光光刻刻胶胶，灰尘。灰尘。v 判判断断金金属属化化层层表表面面有有无无钝钝化化层层。如如果果方方形形键键合合电电极极周周围围有有方方框框则则说说明明表表面面有有钝钝化化层层，与与键键合合点点下下的的电电极极相相比比有有明明显显的的色色差差。同同时时有有钝钝化化层层时时的的芯芯片片各各扩扩散散区区之之间间的的颜颜色色不不如如无无钝钝化化层层时时鲜鲜艳艳

47、，如如果果钝钝化化层层呈呈现现浅浅黄黄色，说明钝化层是聚酰亚胺有机涂层。色，说明钝化层是聚酰亚胺有机涂层。v根根据据颜颜色色寻寻找找工工艺艺缺缺陷陷。芯芯片片表表面面的的二二氧氧化化硅硅钝钝化化层层不不同同的的厚厚度度有有不不同同的的干干涉涉颜颜色色，如如灰灰0.010.01微微米米，黄黄褐褐色色0.030.03微微米米，茶茶色色0.050.05微微米米, ,蓝蓝0.080.08微微米米，紫紫色色0.10.1微微米米, ,绿绿色色0.180.18微微米米, ,黄黄色色0.210.21微微米米, ,橙橙色色0.220.22微微米米, ,红红色色0.250.25微微米米( (指指一一次次干干涉涉颜

48、颜色色) )，故故根根据据芯芯片片表表面面的的颜颜色色可可判判断断不不同同扩扩散散区区，或根据芯片表面上反常的颜色斑点来判断钝化层和光刻或根据芯片表面上反常的颜色斑点来判断钝化层和光刻/ /扩散缺陷。扩散缺陷。镜检能发现的问题（二）v根根据据几几何何形形状状判判断断。 可可判判断断线线路路设设计计结结构构缺缺陷陷，金金属属化化伤伤痕痕和和裂裂断断，金金属属化化烧烧毁毁，键键合合点点形形状状和和位位置置，键键合合线线与与芯芯片片的的夹夹角角，MOSMOS管管的的沟沟道道露露出出，接接触触孔孔的的覆盖情况，芯片缺口或裂缝接近有源区，芯片安装方向和焊料多少。覆盖情况，芯片缺口或裂缝接近有源区，芯片安

49、装方向和焊料多少。 通常可鉴别出的失效模式或机理如下：通常可鉴别出的失效模式或机理如下：v过电应力引起的键合线或金属化的开路或短路，以及较轻的电损伤痕迹如静电击穿点。过电应力引起的键合线或金属化的开路或短路，以及较轻的电损伤痕迹如静电击穿点。v键合线或金属化焊接区的开路及短路。键合线或金属化焊接区的开路及短路。v金属电迁移。金属电迁移。v金属化缺损或剥皮。金属化缺损或剥皮。v封装内部的金属腐蚀。封装内部的金属腐蚀。v氧化层污染，变色，缺陷，裂缝。氧化层污染，变色，缺陷，裂缝。v芯片表面或芯片衬底的裂缝。芯片表面或芯片衬底的裂缝。v掩模未套准。掩模未套准。v外来多余物，特别是导电的可动多余物。外

50、来多余物，特别是导电的可动多余物。v键合位置不良。键合位置不良。v管脚腐蚀或镀层脱落。管脚腐蚀或镀层脱落。v经过介质层或氧化层的短路。经过介质层或氧化层的短路。内涂料的去除v开开帽帽后后目目检检时时要要去去除除芯芯片片表表面面的的钝钝化化层层或或内内涂涂料料（我我们们所所说说的的点点胶胶），内内涂涂料料去去除除：聚聚脂脂涂涂料料62356235，17301730，11521152等等可可用用甘甘油油热热裂裂解解的的方方法法（甘甘油油加热到沸腾保持一定时间）加热到沸腾保持一定时间）vGN521GN521，62356235，11521152用用低低分分子子的的溶溶剂剂如如二二甲甲基基甲甲酰酰胺胺浸

51、浸泡泡12-2412-24小小时时（11521152），62356235用用环环已已酮酮或或三三氯氯甲甲烷烷，甲甲酚酚和和石石蜡蜡混混合合液液浸浸泡泡6-126-12小小时时，GN521GN521用用甲甲苯苯或或环环已已酮酮，香香蕉蕉水水，醋醋酸酸乙乙酯酯的的混混合合液液浸浸泡泡8-208-20小时而溶解。小时而溶解。vA006A006等内涂料用等离子去除胶。等内涂料用等离子去除胶。 钝化层的去除 塑料（塑封树脂）塑料（塑封树脂） 125125160160度在发烟硝酸中腐蚀度在发烟硝酸中腐蚀3-53-5分钟，再用丙分钟，再用丙酮超声清洗。酮超声清洗。 SiOSiO2 2 在在HFHF酸中腐蚀约

52、酸中腐蚀约1 1分钟去除分钟去除0.5m. 0.5m. SiSi3 3N N4 4 用磷酸腐蚀，或用氟化铵与冰醋酸各一份的混用磷酸腐蚀，或用氟化铵与冰醋酸各一份的混合液腐蚀。合液腐蚀。 金属化铝层金属化铝层 用硝酸用硝酸5%5%，磷酸，磷酸80%80%，醋酸，醋酸5%5%，在，在110-170110-170度腐度腐蚀蚀1 1分钟，不影响氧化层或用分钟，不影响氧化层或用85%85%磷酸加热到磷酸加热到70-70-8080度。度。 铝铝- -硅合金硅合金 6 6：1 1的的HNOHNO3 3：HFHF或或10-20%10-20%的的NaOHNaOH溶液加热煮沸。溶液加热煮沸。 镍镍- -铬合金铬合

53、金 用用1.51.5克硫酸高铈，克硫酸高铈，12ml HNO12ml HNO3 3, 10 ml H, 10 ml H2 2O O腐蚀腐蚀. . 玻璃钝化层玻璃钝化层/ /铝铝 低温等离子刻蚀低温等离子刻蚀. . 铝或镍铝或镍- -铬铬/ /硅硅 低温等离子刻蚀低温等离子刻蚀. . 芯片上涂有黑胶芯片上涂有黑胶 将芯片泡在冷浓硫酸中将芯片泡在冷浓硫酸中(25(25 O OC)C)。芯片焊接的失效机理（一）v目的：芯片与管座牢固粘结目的：芯片与管座牢固粘结v要求：芯片与管座之间形成良好要求：芯片与管座之间形成良好的欧姆接触并有良好的导电性。的欧姆接触并有良好的导电性。v方式：银浆烧结，合金（共晶

54、）方式：银浆烧结，合金（共晶）粘结，导电胶烧结，环氧树脂粘粘结，导电胶烧结，环氧树脂粘结，高温聚酰亚胺粘结。结，高温聚酰亚胺粘结。芯片焊接的失效机理（二）对于银浆烧结对于银浆烧结1 1，银浆问题，银浆问题2 2，杂质问题，杂质问题3 3，硅的氧化及镀镍，镀，硅的氧化及镀镍，镀银的不良。银的不良。4 4，银浆与基材结合力差，银浆与基材结合力差引起的问题。引起的问题。芯片焊接的失效机理（三）对于合金粘结对于合金粘结1，金，金-铅系统铅系统2，锡，锡-铅系统铅系统引线键合的失效机理（一）v引线键合的主要方法：引线键合的主要方法： 热压焊，超声焊，面键合。热压焊，超声焊，面键合。v引线：铝引线：铝-

55、-铝超声焊，金铝超声焊，金- -铝热压焊铝热压焊（包括楔形和球焊）（包括楔形和球焊）引线键合的失效机理（二）v工艺问题。工艺问题。v金属互化物使金铝系统失金属互化物使金铝系统失效。效。v热循环使引线疲劳。热循环使引线疲劳。v沾污造成引线腐蚀而开路。沾污造成引线腐蚀而开路。v内涂料开裂造成断丝。内涂料开裂造成断丝。v压焊应力过大造成失效。压焊应力过大造成失效。v外引线的失效。外引线的失效。开短路的可能原因（一）v封装工艺方面封装工艺方面 表现为断丝，塌丝，碰丝，表现为断丝，塌丝，碰丝，内引脚相碰，点脱，球脱，内引脚相碰，点脱，球脱，球飘等。占封装造成开短路球飘等。占封装造成开短路的的90%90%以上。以上。开短路的可能原因（二）v芯片表面水汽吸附。芯片表面水汽吸附。v钝化层不良。钝化层不良。v芯片氧化层不良。芯片氧化层不良。v内应力使芯片产生芯裂，金属化层断裂，内应力使芯片产生芯裂，金属化层断裂，或金丝脱落。或金丝脱落。v电迁移。电迁移。开短路的可能原因（三）v铝硅共溶。铝硅共溶。v金属间化合物。金属间化合物。v芯片焊接疲劳。芯片焊接疲劳。v热不匹配。热不匹配。v外来异物。外来异物。v氧化层台阶处金属膜断路氧化层台阶处金属膜断路。演讲完毕，谢谢观看！