【光电集成】浅谈半导体芯片失效分析AnalysisofSemiconductorChip

今日光电 2024-07-19 18:03

 今日光电 

     有人说,20世纪是电的世纪,21世纪是光的世纪;知光解电,再小的个体都可以被赋能。追光逐电,光赢未来...欢迎来到今日光电!




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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


◆ 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

来源:半导体封装工程师之家


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