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如何进行失效分析

kaikai 2024-5-15 10:30:40
失效分析从何入手?


失效分析是为了查找失效原因,因为分析的某些步骤是破坏性的,不能重现,所以失效分析必须有计划有步骤地进行。为了防止在失效分析过程中把真正的失效因素或迹象遗漏掉,或引入新的失效因素,失效分析不仅需要十分小心地操作,而且还必须周密而科学地计划与安排,使每一步都能取得必要的信息。
金鉴实验室是LED领域中技术能力最全面、知名度最高的第三方检测机构之一,围绕高质量LED产品的诞生,从外延片生产、芯片制作、器件封装到LED驱动电源、灯具等产品应用环节,从LED原材料、研发和生产工艺角度,为客户提供以失效分析为核心,以材料表征、参数测试、可靠性验证、来料检验和工艺管控为辅的一站式LED行业解决方案。

失效分析程序的基本原则
1.先调查、了解与失效有关的情况(器件类型、应用时应力条件、失效现象等),后分析失效器件。
2.先做外部分析,后做内部(解剖)分析。
3.先做非破坏性分析,后做破坏性分析。

01开封前

1. 对失效器件本身(线路、结构、版图、工艺、性能、材料等)应作全面了解。
2. 失效情况的调查
失效器件类型、外壳、封装类型、生产厂、生产日期和批号;
使用单位,使用器件的设备名称、台号、失效部位,累计运行时间,器件在设备中的功能;
失效时的环境(调试、运行、高温、振动、冲击、验收成现场使用),失效时间,失效现象(开路、短路、无功能、参数变化、判别标准等),失效判断人。
3. 复测电特性,验证失效情况。所得结果是否与所报告的失效情况相符;不符时要考虑是否器件特性改变;是时好时坏的问题,还是原来数据有误;
4. 初步电测试。又分功能测试和非功能测试,前者对全部电参数进行测试,后者为脚与脚之间的测试。并与同类正常器件比较由差别估计失效的部位与原因。
5. 外观镜检。目检或在至少放大30倍的显微镜下进行。内容包括外引线、电镀层、锡焊等,有无机械损伤,腐蚀,标记完整性如何等。对任何异常情况,应进行拍照记录。
6. 对管壳进行密封性检查,是否存在漏气。
7. 必要时进行X射线照相,以检查器件结构是否正常,有无多余物存在,也可进行管壳内水汽含量分析,判别失效是否与水汽有关。
8. 失效模式的分类与统计。

02开封后
1. 内部镜检:

楔形键合第一点尾部的开裂

用立体显微镜或高倍显微镜检查芯片,确认内部材料、设计、结构、工艺上是否有误用、缺陷、或异常情况,是否有烧毁、腐蚀迹象,键合丝的形状、尺寸、位置是否正确,芯片有无裂纹、外来异物,颜色是否正常,铝条是否有电迁移、发黑、长毛、出现像紫斑等现象。特别要观察失效部位的形状、尺寸、大小、颜色、结构等。必要时要进行拍照记录。

2. 电学测试:
与开封前测试结果加以比较,是否有改变,管壳内是否有水汽的影响。进一步可将表面氧化层、铝条去掉,用机械探针扎在有关节点上进行静态(动态)测试、判断被隔离部分是否性能正常,分析失效原因。
各涂层或薄膜可用不同方法去除

1.芯片表面涂层可用化学法腐蚀去除。

2.钝化层可用氟等离子体刻蚀,对SiO2及PSG层也可用稀氢氟酸(加少量氟化铵)腐蚀;Si3N4用氟化铵:醋酸:去离子水=1:1:1(体积)混合液腐蚀;聚酰亚铵用发烟硝酸腐蚀;对多晶硅用1mlHF十26ml HNO3十33m1CH2COOH混合液腐蚀。

3.铝层用激光束切断,或用稀硫酸(或盐酸)溶去。

3.断面分析
Al-Au 金属间化合物形貌

对失效可疑部位如PV结、芯片断面、管壳封接处等、可取下相关部分浇入石蜡或塑料中,制成磨片。对磨片经过研磨、抛光、腐蚀及染色等步骤,将观察目标暴露出来,在显微镜下观察、拍照。

4. 必要时进行微区表面分析。

03军标GJB-548A
我国军标GJB-548A中方法5003中具体规定了失效分析程序,可以参考。


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