可靠性：电子元器件失效分析（下）

　　电子元器件涵盖那些方面，包括什么内容，在参考文献(《军用元器件使用质量保证指南》)中有系统介绍。这里仅就电子元器件的定义加以引用和说明。本文主要讲解最后部分：电子元器件失效分析。

　　失效分析是产品质量和可靠性保证体系中的重要环节，其主要内容包括收集各种失效样品、鉴别失效模式、确定失效机理并提出纠正措施，以提升产品的可靠性。在电子元器件领域，失效分析是至关重要的，因为它直接影响到产品的质量和性能。

　　为了有效进行失效分析，我们需要掌握常用的失效分析方法以及各种电子元器件的主要失效机理。通过根据失效现场情况推测可能的失效机理，选择适当的失效分析方法，我们能够快速准确地进行失效分析，找出问题根源并提出解决方案。电子元器件失效分析的程序通常包括以下步骤，如图6-1所示：

　　电子元器件失效分析的目的是确定失效模式，了解失效机理，从而提出改进措施，以提高产品质量。通过失效分析，可以确定失效的性质、特征、原因和关键因素，进而提出消除导致失效的建议，如选择更优的原材料、改进设计和生产工艺等。同时，失效分析还有助于确定哪些改进措施对提高可靠性指标有效，为系统设计提供可靠性数据。此外，了解失效模式和失效机理对于加速寿命试验的合理选择应力和数据的使用也至关重要。一个完整的失效分析应包括以下内容：

　　失效分析需要非常细致，因为每个步骤都是关键且不可重复的。因此，必须有计划地、有步骤地进行分析，同时要小心谨慎，以防止遗漏真正导致失效的原因或迹象，或者引入新的失效因子。建立科学的分析程序至关重要。金鉴实验室拥有先进的测试设备和专业的技术团队，能够确保测试的准确性和可靠性，为集成电路、PCB/PCBA、电子辅料等提供全面的性能检测、可靠性验证和失效分析服务，并根据不同产品测试需求制定合适的测试方案，提供一站式解决方案。

　　电子元器件的失效分析程序制定的基本原则包括先进行外部分析，再进行内部分析；先整体分析，再局部分析；先非破坏性分析，后破坏性分析。首先要确定失效原因，然后根据不同的失效原因制定相应的计划和程序。

　　电子元器件失效分析涉及多种方法和技术，通常基于过去的经验，并按照预先设定的程序进行。失效分析的方法主要分为三类：非破坏性分析方法、半破坏性分析方法和破坏性分析方法。以下将从这三个方面介绍电子元器件失效分析方法。

　　非破坏性分析方法是在不对元器件进行加工处理的情况下获取有助于确定失效原因的信息的方法。主要方法包括：

　　元器件外观检查：通过目检、显微镜观察和照相等手段验证失效元器件与标准元器件的一致性，寻找导致失效的疑点。

　　间歇动作试验：通过温度试验、震动试验和冲击试验等方法再现间歇的失效或检测未查明的失效。

　　内部检测：检测和确认试件内部的材质、设计、结构和加工，评价各种分析方法的效果。

　　加热、化学清洗、放射线摄影检查、封装检漏试验、微片检测试验、露点熊猫体育app试验、表面温度分布测定等方法。

　　半破坏性分析方法属于无损失效分析技术，它只能解决有限的失效分析问题，为了对芯片表面和体内的失效进行观察、探测以得到大部分的失效分析问题，必须通过对元器件的开封、剥层，进行样品的制备。主要方法包括：封装的开封和树脂剥离、钝化层去除技术、离子污染物的检查。

　　破坏性分析方法是在非破坏性和半破坏性分析无法解决问题时进行的方法。主要方法包括：剖面制作、化学分析、仪器分析、化学腐蚀、表面形状测定、机械破坏试验。

　　电子元器件失效分析工作需要具备一定的测试与分析设备条件。需要根据失效分析的需要和条件，选用适当的分析设备进行失效分析。失效分析中常用的设备和技术，以下是各项技术的简要概述：

　　在失效分析中使用的光学显微镜主要有立体显微镜和金相显微镜。立体显微镜的放大倍数较低，从几倍到上百倍，景深大，连续可调，成正像。金相显微镜的放大倍数较大，从十倍到一千多倍，景深较小，成倒像，且可变换不同倍数的物镜以观察不同对象的需要。立体显微镜和金相显微镜均有入射和透射两种照相方式，并且配有一些辅助装置，可提供明场、暗场、微分干涉相衬和偏振等观察手段，以适应不同观察的需要。其装置如下图所示:

　　红外显微镜采用近红外(波长在0.75～3μm)辐射源做光源，并用红外变像管成像进行观察的红外显微镜分析技术。利用红外显微镜，可以不用剖切器件的芯片就能观察到芯片内部的缺陷和芯片的焊接情况。红外显微镜特别适用于塑料封装的半导体器件的失效分析。而红外显微分析方法正是利用红外显微技术对微电子器件的微小面积进行高精度非接触测温的方法。如下图所示。

　　扫描电子显微镜(SEM)原理是利用阴极所发射的电子束经阳极加速，由磁透镜聚焦后形成一束直径为一到几百纳米的电子束流，这束高能电子束轰击到样品上会激发出多种信息，这些信息经分别收集、放大，就能从荧屏上得到各种相应的图像。扫描电镜通常用二次电子和背散射电子成像以作形貌观察，而X射线谱仪则用样品发出的特征X射线来作化学成分分析。扫描电镜通常与X射线谱仪共用一个电子枪组成电子微探针(EMP)系统。X射线谱仪包括X射线能量色散谱(能谱EDX或EDS)仪和X射线波长衍射谱(波谱WDX或EDS)仪。

　　电子束测试系统(EBT)：用于非接触式、非破坏性的探测和电路失效节点定位。

　　离子探针(SIMS)：用于分析样品组分的一种分析技术，可得到样品组分的表面分布和纵向分布。