应用总结-电子元器件失效分析
电子元器件失效分析技术
电子元器件失效分析技术Failure Analysis 编著：张红波一、电子元器件失效分析技术1.1、失效分析的基本概念1.2、失效分析的重要意义1.3、失效分析的一般程序1.4、收集失效现场数据1.5、以失效分析为目的的电测技术1.6、无损失效分析技术1.7、样品制备技术1.8、显微形貌像技术1.9、以测量电压效应为基础的失效定位技术 1.10、以测量电流效应为基础的失效定位技术 1.11、电子元器件化学成份分析技术1.1 失效分析的基本概念目的：确定失效模式和失效机理，提出纠正措施，防止这种失效模式和失效机理重复出现。
失效模式：指观察到的失效现象、失效形式，如开路、短路、参数漂移、功能失效等。
失效机理：指失效的物理化学过程，如疲劳、腐蚀和过应力等。
引起开路失效的主要原因：过电损伤、静电击穿（SEM、图示仪）、金属电迁移、金属的化学腐蚀、压焊点脱落、闩锁效应。
其中淀积Al时提高硅片的温度可以提高Al原子的晶块体积，可以改善电迁移。
典型的闩锁效应电源对地的I－V曲线IV引起漏电和短路失效的主要原因：颗粒引发短路、介质击穿、PN结微等离子击穿、Si－Al互溶Al穿钉VI V I 正常PN 结反向曲线微等离子击穿PN 结反向曲线引起参数漂移的主要原因：封装内水汽凝结、介质的离子粘污、欧姆接触退化、金属电迁移、辐射损伤例：Pad点处无钝化层，有水汽的话，会导致短路，水汽蒸发后又恢复绝缘性，表现为工作时参数不稳定。
失效物理模型：1、应力－强度模型（适于瞬间失效）失效原因：应力>强度例如：过电应力（EOS）、静电放电（ESD）、闩锁（Latch up）等。
2、应力－时间模型（适于缓慢退化）失效原因：应力的时间积累效应，特性变化超差。
例如：金属电迁移、腐蚀、热疲劳等。
3、温度应力－时间模型反应速度符合下面的规律kT E Ae dtdM −=（M 是温度敏感参数，E 是与失效机理有关的激活能）（﹡十度法则：从室温开始，每提高10度，寿命减半）)(00t t Ae M M kT E t −=−−积分产品平均寿命的估算C dt dM L =×kTE B L Ae L kTE+==ln 11T B lnL21T1.2失效分析的重要意义电子元器件研制阶段纠正设计和研制中的错误，缩短研制周期 电子元器件生产阶段、测试和使用阶段查找失效原因，判定失效的责任方根据分析结果，生产厂可以改进元器件的设计和工艺，用户可以改进电路板的设计、改进器件和整机的测试和使用的环境参数或者改变供货商。
元器件失效分析工作总结
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电子器件失效分析学习心得
电子器件失效分析学习心得随着科技的不断发展，电子器件在现代生活中扮演着越来越重要的角色。
电子器件在工业、军事和消费领域中被广泛使用。
由于电子器件在不同环境下工作，如温度、湿度、电压和其他应力环境下，因此电子器件失效分析的研究变得越来越重要。
在电子器件失效分析学习过程中，我建立了以下几点心得体会：一、掌握失效分析的基本原理在学习失效分析的过程中，我明确了失效分析的基本原理，即了解出现故障的机制，并确定这些故障是与工作环境相关的，还是由于器件内部本身的结构和材料问题导致的。
了解这些原理，是进行失效分析的研究的基础，因此我需要具备这些基础知识来帮助我有效地分析出电子器件的故障问题。
二、熟练掌握失效检测方法在失效分析中，不同的故障问题需要采用不同的检测方法。
例如，有时是需要进行X射线照相检测，有时则需要使用红外成像来检测。
因此，在学习失效分析的过程中，我需要学会使用不同的检测方法来解决不同的故障问题，从而使我能够更加全面地掌握失效分析方面的技能。
三、实践操作和理论知识相结合学习理论知识固然重要，但是在失效分析的工作中，如果没有实际操作的经验，就无法应对复杂的实际问题。
因此，我们需要将理论知识与实际操作相结合，利用大量的实践操作来巩固所学内容，并使自己成为真正的实践能手。
四、注重经验积累和案例分析在失效分析方面，经验积累和案例分析是非常重要的。
因为电子器件的故障原因非常多，不可能在短时间内就学会其全部知识并应用于实际操作。
因此，需要利用平时的时间，多积累实践经验，同时也要多进行案例分析，从中总结出更加有效的解决方案，并不断改进自己的分析技能。
总之，电子器件失效分析的学习是一项非常重要的技能，需要不断地学习、实践和积累经验。
只有通过这些学习和实践，才能提高对电子器件失效分析的理解和能力，并在实践中更好地解决故障问题，从而为企业和社会做出更大的贡献。
电子元器件的失效分析
电子元器件的失效分析随着人们对电子产品质量可靠性的要求不断增加，电子元器件的可靠性不断引起人们的关注，如何提高可靠性成为电子元器件制造的热点问题。
例如在卫星、飞机、舰船和计算机等所用电子元器件质量可靠性是卫星、飞机、舰船和计算机质量可靠性的基础。
这些都成为电子元器件可靠性又来和发展的动力，而电子元器件的实效分析成为其中很重要的部分。
一、失效分析的定义及意义可靠性工作的目的不仅是为了了解、评价电子元器件的可靠性水平，更重要的是要改进、提高电子元器件的可靠性。
所以，在从使用现场或可靠性试验中获得失效器件后，必须对它进行各种测试、分析，寻找、确定失效的原因，将分析结果反馈给设计、制造、管理等有关部门，采取针对性强的有效纠正措施，以改进、提高器件的可靠性。
这种测试分析，寻找失效原因或机理的过程，就是失效分析。
失效分析室对电子元器件失效机理、原因的诊断过程，是提高电子元器件可靠性的必由之路。
元器件由设计到生产到应用等各个环节，都有可能失效，从而失效分析贯穿于电子元器件的整个寿命周期。
因此，需要找出其失效产生原因，确定失效模式，并提出纠正措施，防止相同失效模式和失效机理在每个元器件上重复出现，提高元器件的可靠性。
归纳起来，失效分析的意义有以下5点：（1）通过失效分析得到改进设计、工艺或应用的理论和思想。
（2）通过了解引起失效的物理现象得到预测可靠性模型公式。
（3）为可靠性试验条件提供理论依据和实际分析手段。
（4）在处理工程遇到的元器件问题时，为是否要整批不用提供决策依据。
（5）通过实施失效分析的纠正措施可以提高成品率和可靠性，减小系统试验和运行工作时的故障，得到明显的经济效益。
二、失效的分类在实际使用中，可以根据需要对失效做适当的分类。
按失效模式，可以分为开路、短路、无功能、特性退化（劣化）、重测合格；按失效原因，可以分成误用失效、本质失效、早期失效、偶然失效、耗损失效、自然失效；按失效程度，可分为完全失效、部分（局部）失效；按失效时间特性程度及时间特性的组合，可以分成突然失效、渐变失效、间隙失效、稳定失效、突变失效、退化失效、可恢复性失效；按失效后果的严重性，可以分为致命失效、严重失效、轻度失效；按失效的关联性和独立性，可以分为关联失效、非关联失效、独立失效、从属失效；按失效的场合，可分为试验失效、现场失效（现场失效可以再分为调试失效、运行失效）；按失效的外部表现，可以分为明显失效、隐蔽失效。
电子元器件失效分析
电子元器件失效分析一般的仪器都会一点点的误测率，但既然有五道测试，基本可以消退这种误测，否则就说明你的仪器实在太烂啦！然后就是自动选择机的问题，有没有误动作的可能性，最好找一个比较大的不良品样本，对机器进行测试。
假如上面两项都没有问题，那说明运输和贮存可能初相了问题，当然半导体器件受环境因素的影响是比较小的。
最终就有可能是客户和你们的仪器有肯定差距，从而造成这种状况。
当然还有一种状况，就是本身半导体器件质量有问题，漏电测试是反向加电压，可能就是在测试的过程中器件被击穿的。
目的对电子元器件的失效分析技术进行讨论并加以总结。
方法通过对电信器类、电阻器类等电子元器件的失效缘由、失效机理等故障现象进行分析。
结论电子元器件的质量与牢靠性保证体系一个重要组成部分是失效分析，对电子元器件进行失效分析，才能准时了解电子元器件的问题所在，才能为设备及系统的正常工作带来牢靠保障。
进入21世纪后，电子信息技术成为最重要的技术，电子元器件则是电子信息技术进展的前提。
为了促进电子信息技术的进一步进展，就要提高电子元器件的牢靠性，所以就必需了解电子元器件失效的机理、模式以及分析技术等。
1.失效的含义失效是指电子元器件消失的故障。
各种电子系统或者电子电路的重要组成部分一般是不同类型的元器件，当它需要的元器件较多时，则标志其设备的简单程度就较高；反之，则低。
一般还会把电路故障定义为：电路系统规定功能的丢失。
2.失效的分类依据不同的标准，对失效的分类一般主要有以下几种归类法。
以失效缘由为标准：主要分为本质失效、误用失效、偶然失效、自然失效等。
以失效程度为标准：主要分为部分失效、完全失效。
以失效模式为标准：主要分为无功能、短路、开路等。
以失效后果的严峻程度为标准：主要分为轻度失效、严峻失效以及致命失效。
除上述外，还有多种分类标准，如以失效场合、失效外部表现为标准等，不在这里一一赘述。
3.失效的机理电子元器件失效的机理也有不同分类，通常以其导致缘由作为分类依据，主要可分为下面几种失效机理。
各类元器件失效机理分析总结
各类元器件失效机理分析总结电子元器件在使用过程中，常常会出现失效和故障，从而影响设备的正常工作。
为了保证设备或系统能可靠的工作，对于电子元器件的可靠性要求就非常高。
可靠性指标已经成为元器件的重要质量指标之一。
了解了元器件的失效模式和失效机理，对于诊断设备故障和保持设备的可靠性是十分重要的，下文简单介绍各种元器件的失效机理。
1、电阻器常见的非绕线电阻器按照电阻体所用的材料不同可以分为四种类型即合金型、薄膜型、厚膜型和合成型。
对于固定电阻器，其主要失效模式有开路、电参数漂移等；而对于电位器，其主要失效模式有开路、电参数漂移、噪声增大等。
使用环境也将导致电阻器老化，对于电子pcba的寿命具有很大影响。
1）氧化：电阻器电阻体的氧化将使电阻值增大，是造成电阻器老化的最主要因素。
除了贵金属及合金制成的电阻体外，其他材料都会受到空气中氧的破坏。
氧化作用是长期作用的，当其他因素的影响逐渐减弱后，氧化作用将成为主要因素，高温高湿环境会加速电阻器的氧化。
对于精密电阻器和高阻值电阻器，防止氧化的根本措施是密封保护。
小编建议密封材料应采用无机材料，如金属、陶瓷、玻璃等。
有机保护层不能完全防止透湿和透气，对氧化和吸附作用只能起到延缓作用。
2）黏结剂的老化：对于有机合成型电阻器，有机黏结剂的老化是影响电阻器稳定性的主要因素，有机黏结剂主要是合成树脂，PCBA加工企业在电阻器的制造过程中，合成树脂经热处理转变为高聚合度的热固性聚合物。
引起聚合物老化的主要因素是氧化。
氧化生成的游离基引起聚合物分子键的铰链，从而使聚合物进一步固化、变脆，进而丧失弹性和发生机械破坏。
黏结剂的固化使电阻器体积收缩，导电颗粒之间的接触压力增大，接触电阻变小，使电阻值减小，但黏结剂的机械破坏也会使电阻值增大。
通常黏结剂的固化发生在前，机械破坏发生在后，所以有机合成型电阻器的电阻值呈现出以下规律：在开始阶段有些下降，然后转为增大，且有不断增大的趋势。
由于聚合物的老化与温度、光照密切相关，所以在高温环境和强烈光线照射下，合成电阻器会加速老化。
电子元器件失效分析及其提高可靠性技术研究
电子元器件失效分析及其提高可靠性技术研究电子元器件作为现代电子技术中不可或缺的一部分，其可靠性一直是工程师们关注的焦点。
然而，随着复杂度增加，越来越多的问题出现，比如电子元器件失效。
本文旨在探讨电子元器件失效的原因及其提高可靠性技术研究。
一、电子元器件失效的原因在电子元器件的使用过程中，失效几乎是不可避免的。
导致电子元器件失效有以下几个主要原因：1.使用环境不佳某些电子元器件需要在极端温度、湿度或压力下使用，如果使用环境恶劣，就会对电子元器件产生影响，导致它们的性能下降或失效。
2.材料老化由于时间的推移，电子元器件中的材料可以老化，导致它们无法正常工作。
这是一个比较常见的问题。
3.使用寿命到期每个电子元器件都有一定的使用寿命。
一旦达到其使用寿命，那么就可能会出现问题。
这种情况通常发生在电池和显示器上。
4.错误的设计或制造出现电子元器件失效的另一个原因是错误的设计或制造。
如果处理完这些问题的方式不恰当，那么电子元器件就可能无法正常工作。
二、提高电子元器件可靠性的技术研究为了降低电子元器件失效的风险，工程师们一直在努力实践着各种提高电子元器件可靠性的技术研究。
以下介绍几个不错的方案。
1.测试与质量控制在电子元器件制作完成之后，工程师们必须对它们进行测试和质量控制。
这些测试和质量控制可以确保电子元器件以正确的方式工作。
2.优化组装和布局通过优化组装和布局，可以降低电子元器件失效的风险。
在某些情况下，离散元件的组装方式可能更优于集成电路的组装方式。
3.原材料选择电子元器件制造商需要选择合适的原材料，以确保它们的产品质量。
这就涉及到对原材料的严格选择和标准。
4.结构优化电子元器件的结构对其可靠性有很大影响。
如果结构不够牢固，那么电子元器件就很可能出现失效。
工程师们可以通过改变元器件的结构或优化设计来提高其可靠性。
5.环境控制环境控制是提高电子元器件可靠性的另一个关键因素。
通过在制造过程中严格控制环境条件，可以降低电子元器件失效的风险。
电子元器件失效分析
电子元器件失效分析第一篇：电子元器件失效分析电子元器件失效分析1.失效分析的目的和意义电子元件失效分折的目的是借助各种测试分析技术和分析程序确认电子元器件的失效现象.分辨其失效模式和失效机理.确定其最终的失效原因，提出改进设计和制造工艺的建议。
防止失效的重复出现，提高元器件可靠性。
失效分折是产品可靠性工程的一个重要组成部分，失效分析广泛应用于确定研制生产过程中产生问题的原因，鉴别测试过程中与可靠性相关的失效，确认使用过程中的现场失效机理。
在电子元器件的研制阶段。
失效分折可纠正设计和研制中的错误，缩短研制周期；在电子器件的生产，测试和试用阶段，失效分析可找出电子元器件的失效原因和引起电子元件失效的责任方。
根据失效分析结果。
元器件生产厂改进器件的设计和生产工艺。
元器件使用方改进电路板设汁。
改进元器件和整机的测试，试验条件及程序，甚至以此更换不合格的元器件供货商。
因而，失效分析对加快电子元器件的研制速度.提高器件和整机的成品率和可靠性有重要意义。
失效分折对元器件的生产和使用都有重要的意义.如图所列。
元器件的失效可能发生在其生命周期的各个阶段.发生在产品研制阶段，生产阶段到使用阶段的各个环节，通过分析工艺废次品，早期失效，实验失效及现场失效的失效产品明确失效模式、分折失效机理，最终找出失效原因，因此元器件的使用方在元器件的选择、整机计划等方面，元器件生产方在产品的可靠性方案设计过程，都必须参考失效分折的结果。
通过失效分折，可鉴别失效模式，弄清失效机理，提出改进措施，并反馈到使用、生产中，将提高元器件和设备的可靠性。
2.失效分析的基本内容对电子元器件失效机理，原因的诊断过程叫失效分析。
进行失效分析往往需要进行电测量并采用先进的物理、冶金及化学的分析手段。
失效分析的任务是确定失效模式和失效机理.提出纠正措施，防止这种失效模式和失效机理的重复出现。
因此，失效分析的主要内容包括：明确分析对象。
确定失效模式，判断失效原因，研究失效机理，提出预防措施（包括设计改进)。
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2.2、确定失效模式 失效的表面现象或失效的表现形式就是失效模式。失效模式的确定通 常采用两种方法，即电学测试和显微镜观察。 立体显微镜观察失效样品的外观标志是否完整，是否存在机械损伤， 是否有腐蚀痕迹等； 金相显微镜和扫描电子显微镜等设备观察失效部位的形状、大小、位 置、颜色，机械和物理特性等，准确的扫描失效特征模式。 电学测试判断其电参数是否与原始数据相符，分析失效现象可能与失 效样品中的哪一部分有关。
氧化层电荷、钠离子玷污、表面离子、芯片裂纹、过 载流子（HC）、辐射损伤
EOS、ESD、Latch-Up
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失效模式与失效机理
各相关失效机理的概念和定义简述如下： 3.1、过电应力EOS——指元器件承受的电流、电压应力或功率超过其
允许的最大范围。 过电应力的来Байду номын сангаас：
（1）电浪涌损伤 瞬间 瞬时功率很大
电子元器件失效分析与案例分析
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1
电子元器件失效分析的意义
一、失效分析的意义
在电子元器件的研制阶段、失效分析可纠正设计和研制中的错误，缩 短研制周期；在电子元器件的生产、测试和使用阶段，失效分析可找出 电子元器件的失效原因和引起失效的责任方。
根据失效分析结果，元器件生产厂改进元器件的设计和生产工艺，元 器件适用方改进电路板设计，改进元器件或整机的测试、试验条件及程 序，甚至以此为根据更换不合格的元器件供货商。
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失效分析的主要内容
2.3、判断失效原因 失效可能由一系列的原因造成，如设计缺陷、材料质量问题、制造过 程问题、运输或储藏条件不当、在操作时的过载等，而大多数的失效包 括一系列串行发生的事件。
2.4、研究失效机理 在确定失效机理时，需要选用有关的分析、试验和观测设备对失效样 品进行仔细分析，验证失效原因的判断是否属实，并且能把整个失效的 顺序与原始的症状对照起来，有时需要用合格的同种元器件进行类似的 破坏性试验，观察是否产生相似的失效现象，通过反复验证（模拟实验 ），确定真实的失效原因，以电子元器件失效机理的相关理论为指导， 对失效模式、失效原因进行理论推理，并结合材料性质、有关设计和工 艺的理论及经验，提出在可能的失效条件下导致该失效模式产生的内在 原因或具体物理化学过程，如有可能，更应以分子、原子学观点加以阐 明或解释。
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失效分析的主要内容
2.5、提出预防措施及设计改进方法 根据分析判断、提出消除产生失效的办法和建议，及时地反馈到设 计、工艺、使用单位等各个方面，以便控制乃至完全消除失效的主要失 效模式的出现。 这需要失效工程师与可靠性、工艺、设计和测试工程师一起协作， 发挥团队力量，根据失效分析结果，提出防止产生失效的设想和建议， 包括材料、工艺、电路设计、结构设计、筛选方法和条件、使用方法和 条件、质量控制和管理等方面。
当更改定时元件R.C后，参数可以恢复正常，但这种“恢复正常”的 电路，工作一段时间后又会出现上述的参数漂移现象。
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三、失效模式与失效机理 失效模式与失效机理的对应关系
失效模式与失效机理
失效模式
开路
主要失效机理
EOS、ESD、电迁移（EM）、应力迁移（SM）、腐 蚀、键合点脱落、紫斑、机械应力、热变应力
短路（漏电） 参漂 功能失效
pn结缺陷、pn结穿钉、EOS、介质击穿（TDDB效应、 针孔缺陷）、水汽、金属迁移、界面态、离子导电
电浪涌来源有
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失效模式与失效机理
（2）操作失误造成的电损伤 2-1 双列直插式封装的集成电路当测试时不慎反插，往往就会造成电
源和地两端插反，其结果是集成电路电源与地之间存在的PN结隔离二极 管就会处于正偏(正常情况是反偏)，出现近100毫安的正向电流，这种电 过应力损伤随着通电时间的增长而更加严重。这种损伤如果不太严重， 虽然电路功能正常，只表现出静态功耗增大，但这种受过损伤的电路， 可靠性已严重下降，如果上机使用，就会给机器造成隐患。
2-2 T0-5型金属管壳封装的集成电路，电测试时容易出现管脚插错或 管脚间相碰短路。这种意外情况有时也会导致集成电路内部某些元器件 的电损伤。
2-3 电路调试时，不慎出现“试笔头”桥接短路管脚，这种短接有时 会造成电损伤。
2-4 在电子设备中设置的“检测点”，如果位置设置不当又无保护电 路时，维修时就可能将不正常的电压引入该端而损伤器件。
因此失效分析对加快电子元器件的研制速度，提高元器件和整机的成 品率和可靠性有重要意义。
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失效分析的主要内容
二、失效分析的主要内容-思路
2.1、明确分析对象 明确分析对象及失效发生的背景。在对委托方提交的失效样品进行具 体的失效分析操作之前，失效分析人员应该和委托方进行沟通，了解失 效发生时的状况，确定在设计、生产、检测、储存、传送或使用哪个阶 段发生的失效，如有可能要求委托方详细描述失效发生时的现象以及失 效发生前后的操作过程。
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失效模式与失效机理
（3）多余金属物引起短路 管脚浸锡时在管脚根部残留的焊锡碴或者是印制板上留下的多余锡
碴、导线头、细金属丝、金属屑等可动多余物，容易引起集成电路输出 对电源或对地短路，这种短路引起的过大电流会损伤集成电路。
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失效模式与失效机理
（4）电烙铁或仪器设备漏电引起的电损伤 集成电路或晶体管的引出端与漏电的电烙铁、仪器或设备机壳相碰
，或者在仪器设备上更换元器件以及修补焊点等，都会带来电损伤。最 容易被损伤的集成电路有：带有MOS电容的集成电路、MOS电路、微波集 成电路、STTL•和LSTTL电路、单稳电路和振荡器、A/D和D/A电路、高精 度运算放大器、LSI和VLSI电路。其中单稳电路和振荡器在调试时发生的 这种电损伤很不容易发现，因为损伤的表现形式往往是表现为单稳电路 的脉冲宽度发生漂移；振荡器的振荡频率发生漂移，调试人员往往把这 种现象错误地认为是没有将电路调试好。