电子元器件失效分析技术及经典案例 (1)
赛宝电子元器件失效分析 第一讲
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有的人这样理解失效分析
医药学的历史与人类的病痛一样长。大量医药科 学的进步都是建立在外科医生进行的尸体解剖上。 （仁慈的东方人除外） 在我们的专业领域，这一做法通常称为“失效分 析”。 每个失效部件都应被视为进行可靠性改进的机会。 失效部件有时甚至是“珍贵的”。
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中国可靠性网
事故并非偶然
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可靠性工程新观念
1980年代可靠性观念发生变化，也随之提出了可靠性强 化试验（RET,Reliability Enhancement Testing，或称 为步进应力试验、高加速寿命试验HALT、高加速应力筛 选HASS等）等面向失效的可靠性新技术。 RET技术的理论依据是失效物理学(Pof,Physics of Failure),把失效当作研究的主体，通过激发、研究和根 治失效达到提高可靠性的目的。
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失效物理方法
M.G.Pecht和L.W.Condra提出了失效物理方法的8个步骤： 1. 确定真正的系统要求； 2. 确定使用环境； 3. 验明潜在的失效部位和失效机理； 4. 采用可靠的原材料和元器件； 5. 设计可靠的产品； 6. 鉴定加工和装配方法； 7. 控制加工和装配过程； 8. 对产品的寿命期成本和可靠性进行管理。
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2. 失效分析的定义和作用
失效分析是对已失效器件进行的一种事后检查。使 用电测试以及先进的物理、金相和化学的分析技术， 验证所报告的失效，确定其失效模式，找出失效机 理。 失效分析程序应足以得出相应结论，确定失效的原 因或相应关系，或者在生产工艺、器件设计、试验 或应用方面采取纠正措施，以消除失效模式或机理 产生的原因,或防止其重新出现。
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4.失效机理
应用总结-电子元器件失效分析
内部资料
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失效模式与失效机理
3.10、键合失效——一般是指金丝和铝条互连之间的键合失效。由于金铝之间的化学势的不同，经长期使用或200℃以上高温储存后，会产生多 种金属间化合物，如紫斑、白斑等。结果使铝层变薄，粘附性下降，造 成半断线状态，接触电阻增加，最后导致开路失效。在300℃高温下还会 产生空洞，即柯肯德尔效应，这种效应是在高温下金向铝中迅速扩散并 形成化合物，在键合点四周出现环形空洞，使铝膜部分或全部脱离，形 成高阻或开路。
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失效模式与失效机理
ESD 损伤图片
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失效模式与失效机理
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失效模式与失效机理
3.3、辐射损伤——在自然和人造辐射环境中，各种带电或不带电的高能 粒子（如质子、电子、中子）以及各种高能射线（如Х 射线、γ 射线等 ）对集成电路造成的损伤。 3.4、氧化层电荷——集成电路中存在的与氧化层有关的电荷，包括固定 氧化层电荷、可动电荷、界面陷阱电荷和氧化层陷阱电荷。
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失效模式与失效机理
（5）CMOS电路发生可控硅效应(闩锁效应) CMOS电路的静态功耗极小，但可控硅效应被触发后功耗会变得很大 (50～200毫安)，并导致电路发生烧毁失效。CMOS电路的硅芯片内部，在 VDD与VSS之间有大量寄生可控硅存在，并且所有输出端和输入端都是它 的触发端，在正常条件下工作，由于输入和输出电压满足下式要求： VDD>Vout>Vss VDD>Vin>Vss。 所以正常工作条件下CMOS电路不会发生可控硅效应。但在某些特殊 情况下，上述条件就会不满足，凡是出现以下情况之一，可控硅效应(闩 锁)就可能发生，发生闩锁的CMOS电路如果无限流保护就会被烧毁。
电子元器件失效分析技术及经典案例 (1)
电子元器件失效分析技术及经典案例培训课程背景：电子产品在不断与失效作斗争中不断提高可靠性，失效分析是与产品失效作斗争的最有效的工具。
失效分析是故障归零的关键技术：产品故障归零技术上要求“定位准确，机理清楚，故障再现，措施有效，举一反三”，显然，失效分析实现“机理清楚”，只有在失效机理的指引下才能确定正确的“故障再现”的应力，只有在机理的指引下，才能确定引起故障的原因，对故障实施改进、控制才能做到“措施有效”。
课程概要及收益：“电子元器件失效分析技术与经典案例”分为两讲，第一讲和第二讲是“电子元器件失效分析技术”，这一讲中首先简单讲述电子产品（包括各种元器件、集成电路、组件等）失效分析的主要术语，失效分析的程序和方法。
重点通过具体的分析案例，剖析失效分析的程序和方法各个节点的分析要点和分析技巧。
通过学习让学员掌握怎样开展失效分析工作，采用什么分析仪器设备提取失效样品的失效证据，怎样研判失效证据与样品失效的关系，从而诊断失效样品的失效机理；掌握分析设备的应用技巧和失效分析中的关键问题。
第三讲是“失效分析经典案例”，通过典型的失效分析案例的剖析，加深失效分析程序和方法的掌握，通过典型的失效分析案例讲述各种元器件、各种失效机理的分析、诊断方法，并在失效分析的案例中培训学员怎样考虑问题、怎样采用合适的分析手段（分析仪器、设备）提取证据，怎样识别各种失效机理的表现特征，怎样对获得的各方面的信息、证据进行综合分析以达到对失效产品进行准确诊断的目的。
【主办单位】中国电子标准协会【协办单位】深圳市威硕企业管理咨询有限公司课程对象：电子元器件、电路板或整机企业的设计工程师、质量工程师、工艺工程师、可靠性工程师、失效分析工程师；第一讲失效分析概论1.基本概念2.失效分析的定义和作用3.失效模式4.失效机理5.一些标准对失效分析的要求6.标准和资料第二讲失效分析技术和设备1. 失效分析基本程序a.基本方法与程序b.失效信息调查与方案设计c.非破坏性分析的基本路径d.半破坏性分析的基本路径e.破坏性分析的基本路径f.报告编制2. 非破坏性分析的基本路径a.外观检查b.电参数测试分析与模拟应力试验c.检漏与PINDd.X光与扫描声学分析3. 半破坏性分析的基本路径a.开封技术与可动微粒收集b.内部气氛检测(与前项有冲突)c.不加电的内部检查(光学.SEM与EDS.微区成分)d.加电的内部检查(微探针.红外热像.EMMI光发射.电压衬度像.束感生电流像.电子束探针).4. 破坏性分析的基本路径a.去除钝化层技术(湿法.干法)b.剖切面技术及分析(切片)5. 分析技术与分析设备清单第三讲失效分析典型案例1. 系统设计缺陷引起的失效2. CMOS IC 闩锁效应失效3. 静电损伤失效4. 过电损伤失效5. 热应力失效6. 机械应力损伤失效7. 电腐蚀失效8. 污染失效9. 热结构缺陷引起过热失效10.其他缺陷引起的失效11.寿命失效师资介绍:李老师我国电子产品失效分析领域权威专家.24年来一直从事电子产品可靠性技术研究工作,曾经主持参加众多军用电子元器件可靠性研究课题,多次获得各级科研成果奖项,先后参与《失效分析经典案例100例》和《电子元器件失效技术》的编写。
ESD失效分析FA及案例介绍
• 在CDM ESD冲击下，有类似的DS silicon filament defect，但较 HBM少，特点是振荡较少
（3）成分观察： EDAS、电子微探针显微分析(EPMA)、俄歇电子能谱(AES)
、x射线光电子能谱(xPS)、二次离子质谱(SIMs)等方法
信息产业部软件与集成电路促进中心 ZJU-UCF联合ESD实验室
典型的失效形式
• 1、D-S silicon filament defect due to high ESD stress field
信息产业部软件与集成电路促进中心 ZJU-UCF联合ESD实验室
信息产业部软件与集成电路促进中心 ZJU-UCF联合ESD实验室
(1)一般的失效机理
失效分析的手段： （1）形貌观察： • 光学显微镜：最常用，观察器件的表面和逐层剥除的次表面。对于光学显
微镜放大倍数是500倍，使用冶金显微镜可以达到1000倍，使用特殊的液 体透镜技术，可以达到1500倍，1000-1500可以观察到1微米线宽缺陷。 • SEM：更高倍数15000倍，使用背散射二次电子和样品倾斜台还可以获得 一定的三维图像），存在电荷积累，可以使用扫描离子显微镜SIM，TEM ：更高的解析度。可以观察缺陷位错。不需要真空的可以用AFM：会受到 表面电荷等的影响。 • 对于需要透视观察的，平面的可以用SAM（电声显微镜，特别是铝钉） ，三维的可以用X射线显微镜，或者使用RIE：反应离子刻蚀，逐层剥除 观察。 • FIB：聚焦离子束，用离子束代替电子束观察显微结构，可以透视剥除金 属或者钝化层观察，所以FIB也可用于VLSI的纠错（可以加装能谱）
电子元器件失效分析技术及经典案例李少平
电子元器件失效分析技术及经典案例【时刻地址】 2021年11月09-10日深圳 | 2021年11月16-17日苏州【参加对象】电子元器件、电路板或整机企业的设计工程师、质量工程师、工艺工程师、靠得住性工程师、失效分析工程师等。
【费用】￥2500元/人（含两天中餐、指定教材、茶点）【会务组织】森涛培训网（）．广州三策企业治理咨询【咨询】、（提早报名可享受更多优惠,欢迎来电咨询）【值班电话】【联系人】庞先生郭小姐【在线 QQ 】 1【网址链接】《》(李少平)电子产品在不断与失效作斗争中提高靠得住性，失效分析是与产品失效作斗争的最有效的工具，通过对失效产品的失效分析，诊断失效产品的失效机理，以失效机理为引导，进一步分析诱发失效机理的应力，从而诊断引发产品失效的全然缘故，最终，从产品失效的全然缘故所涉及的因素（如产品的材料、结构、工艺的缺点，或产品利用不合理）入手，采取有针对性的方法，完全消灭产品失效或有效操纵产品失效。
●课程概要:“电子元器件失效分析技术与经典案例”第一介绍电子产品（包括各类元器件、集成电路、组件等）失效分析的程序和方式，要紧的失效分析设备及其应用技术，和失效分析中要注意的关键问题。
然后，通过典型的失效分析案例展现产品的失效分析中如何考虑问题、如何采纳适合的分析手腕（分析仪器、设备），如何提取证据，如何识别各类失效机理，如何对取得的各方面的信息、证据进行综合分析以达到对失效产品进行准确诊断的目的。
●课程目的:“失效分析技术”让您系统了解失效的程序与方式，把握失效分析的各类分析手腕（仪器、设备）；“经典案例”让您把握电子产品的要紧失效模式和失效机理，把握失效分析的核心：分析思路，机理的识别，分析手腕（仪器、设备）的应用技术。
●课程提纲：【第一天课程内容】第一讲电子元器件失效分析程序和方式第一节失效分析的作用。
最新失效分析经典案例分享
最新失效分析经典案例分享案例一：某知名手机品牌电池爆炸事件某知名手机品牌近期发生了一起电池爆炸事件，导致用户受伤。
经过详细的失效分析，发现电池在高温环境下，由于内部结构设计不合理，导致电池内部短路，进而引发爆炸。
这一案例提醒我们，在产品设计和生产过程中，必须高度重视电池的安全性，严格把控电池的质量和性能。
案例二：某电动车品牌刹车失灵事件某电动车品牌近期发生了一起刹车失灵事件，导致用户在行驶过程中无法及时停车，造成交通事故。
经过失效分析，发现刹车系统中的传感器存在设计缺陷，导致刹车信号无法正常传输。
这一案例警示我们，在产品设计和生产过程中，必须关注关键部件的可靠性，确保产品的安全性。
案例三：某智能门锁品牌指纹识别失效事件某智能门锁品牌近期发生了一起指纹识别失效事件，导致用户无法正常使用门锁。
经过失效分析，发现指纹识别模块中的芯片存在质量问题，导致识别准确率下降。
这一案例提醒我们，在产品设计和生产过程中，必须关注关键零部件的质量，确保产品的稳定性和可靠性。
最新失效分析经典案例分享案例四：某品牌空调制冷效果不佳事件某品牌空调近期被用户投诉制冷效果不佳，经过详细的失效分析，发现空调制冷系统中的冷凝器存在制造缺陷，导致制冷剂泄漏，影响了空调的制冷效果。
这一案例提醒我们，在产品设计和生产过程中，必须重视冷凝器等关键部件的质量，确保空调的制冷效果。
案例五：某品牌笔记本电脑触摸屏失灵事件某品牌笔记本电脑近期发生了一起触摸屏失灵事件，导致用户无法正常使用触摸屏功能。
经过失效分析，发现触摸屏的传感器存在设计缺陷，导致触摸信号无法正常传输。
这一案例警示我们，在产品设计和生产过程中，必须关注触摸屏等关键部件的可靠性，确保产品的使用体验。
案例六：某品牌洗衣机漏水事件某品牌洗衣机近期发生了一起漏水事件，导致用户家中地面受损。
经过失效分析，发现洗衣机的排水系统存在设计缺陷，导致排水不畅，进而引发漏水。
这一案例提醒我们，在产品设计和生产过程中，必须关注排水系统等关键部件的设计，确保产品的使用安全。
电子元器件失效分析技术与案例
电子元器件失效分析技术与案例费庆学二站开始使用电子器件当时电子元器件的寿命20h.American from 1959 开始：1。
可靠性评价，预估产品寿命2。
可靠性增长。
不一定知道产品寿命，通过方法延长寿命。
通过恶裂环境的试验。
通过改进提高寿命。
―――后来叫a.可靠性物理—实效分析的实例 b.可靠数学第一部分：电子元器件失效分析技术（方法）1．失效分析的基本的概念和一般程序。
A 定义：对电子元器件的失效的原因的诊断过程b.目的：0000000c．失效模式――》失效结果――》失效的表现形式――》通过电测的形式取得d．失效机理：失效的物理化学根源――》失效的原因1）开路的可能失效机理日本的失效机理分类：变形变质外来异物很多的芯片都有保护电路，保护电路很多都是由二极管组成正反向都不通为内部断开。
漏电和短路的可能的失效机理接触面积越小，电流密度就大，就会发热，而烧毁例：人造卫星的发射，因工人误操作装螺丝时掉了一个渣于继电器局部缺陷导致电流易集中导入产生热击穿（si 和al 互熔成为合金合金熔点更低）塑封器件烘烤效果好当开封后特性变好，说明器件受潮或有杂质失效机理环境应力：温度温度过低易使焊锡脆化而导致焊点脱落。
，2．失效机理的内容I失效模式与环境应力的关系任何产品都有一定的应力。
a当应力>强度就会失效如过电/静电：外加电压超过产品本身的额定值会失效b应力与时间应力虽没有超过额定值，但持续累计的发生故：如何增强强度&减少应力能延长产品的寿命c.一切正常，正常的应力，在时间的累计下，终止寿命特性随时间存在变化e机械应力如主板受热变形对零件的应力认为用力塑封的抗振动好应力好陶瓷的差。
f重复应力如：冷热冲击是很好的零件筛选方法重复应力易导致产品老化，存在不可靠性故使用其器件：不要过载；温湿度要适当II如何做失效分析例：一个EPROM在使用后不能读写1)先不要相信委托人的话，一定要复判。
2)快始失效分析：取NG&OK品，DataSheet，查找电源断地开始测试首先做待机电流测试（IV测试）电源对地的待机电流下降开封发现电源端线中间断（因为中间散热慢，两端散热快，有端子帮助散热）因为断开，相当于并联电阻少了一个电阻，电流减小。
电子元器件失效分析技术经典案例1
失效发生期与失效机理的关系
• 早期失效：设计失误、工艺缺陷、材料 缺陷、筛选不充分
• 随机失效：静电损伤、过电损伤 • 磨损失效：元器件老化 • 随机失效有突发性和明显性 • 早期失效、磨损失效有时间性和隐蔽性
失效分析的一般程序
• 收集失效现场数据 • 电测并确定失效模式 • 非破坏检查 • 打开封装 • 镜检 • 通电并进行失效定位 • 对失效部位进行物理化学分析，确定失效机
理 • 综合分析，确定失效原因，提出纠正措施
收集失效现场数据
• 作用：根据失效现场数据估计失效原因 和失效责任方 根据失效环境：潮湿、辐射 根据失效应力：过电、静电、高温、低 温、高低温 根据失效发生期:早期、随机、磨损
• 应力－时间模型（反应论模型） 失效原因：应力的时间累积效应，特性变化超 差。如金属电迁移、腐蚀、热疲劳
温度应力－时间模型
dM
E
Ae kT
dt
M温度敏感参数, E激活能, k 玻耳兹曼常量, T绝对温度, t时间, A常数
T大, 反应速率dM/dt 大，寿命短
E大，反应速率dM/dt 小，寿命长
电路设计、改进电路板制造工艺、提高测试技 术、设计保护电路的依据 • 整机用户：获得改进操作环境和操作规程的依 据 • 提高产品成品率和可靠性，树立企业形象，提 高产品竞争力
失效分析技术的延伸
• 进货分析的作用：选择优质的供货渠道， 防止假冒伪劣元器件进入整机生产线
• 良品分析的作用：学习先进技术的捷径
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电子元器件失效分析技术及经典案例培训
课程背景：
电子产品在不断与失效作斗争中不断提高可靠性，失效分析是与产品失效作斗争的最有效的工具。
失效分析是故障归零的关键技术：产品故障归零技术上要求“定位准确，机理清楚，故障再现，措施有效，举一反三”，显然，失效分析实现“机理清楚”，只有在失效机理的指引下才能确定正确的“故障再现”的应力，只有在机理的指引下，才能确定引起故障的原因，对故障实施改进、控制才能做到“措施有效”。
课程概要及收益：
“电子元器件失效分析技术与经典案例”分为两讲，第一讲和第二讲是“电子元器件失效分析技术”，这一讲中首先简单讲述电子产品（包括各种元器件、集成电路、组件等）失效分析的主要术语，失效分析的程序和方法。
重点通过具体的分析案例，剖析失效分析的程序和方法各个节点的分析要点和分析技巧。
通过学习让学员掌握怎样开展失效分析工作，采用什么分析仪器设备提取失效样品的失效证据，怎样研判失效证据与样品失效的关系，从而诊断失效样品的失效机理；掌握分析设备的应用技巧和失效分析中的关键问题。
第三讲是“失效分析经典案例”，通过典型的失效分析案例的剖析，加深失效分析程序和方法的掌握，通过典型的失效分析案例讲述各种元器件、各种失效机理的分析、诊断方法，并在失效分析的案例中培训学员怎样考虑问题、怎样采用合适的分析手段（分析仪器、设备）提取证据，怎样识别各种失效机理的表现特征，怎样对获得的各方面的信息、证据进行综合分析以达到对失效产品进行准确诊断的目的。
【主办单位】中国电子标准协会【协办单位】深圳市威硕企业管理咨询有限公司
课程对象：电子元器件、电路板或整机企业的设计工程师、质量工程师、工艺工程师、可靠性工程师、失效分析工程师；
第一讲失效分析概论
1.基本概念
2.失效分析的定义和作用
3.失效模式
4.失效机理
5.一些标准对失效分析的要求
6.标准和资料
第二讲失效分析技术和设备
1. 失效分析基本程序
a.基本方法与程序
b.失效信息调查与方案设计
c.非破坏性分析的基本路径
d.半破坏性分析的基本路径
e.破坏性分析的基本路径
f.报告编制
2. 非破坏性分析的基本路径
a.外观检查
b.电参数测试分析与模拟应力试验
c.检漏与PIND
d.X光与扫描声学分析
3. 半破坏性分析的基本路径
a.开封技术与可动微粒收集
b.内部气氛检测(与前项有冲突)
c.不加电的内部检查(光学.SEM与EDS.微区成分)
d.加电的内部检查(微探针.红外热像.EMMI光发射.电压衬度像.束感生电流像.电子束探针).
4. 破坏性分析的基本路径
a.去除钝化层技术(湿法.干法)
b.剖切面技术及分析(切片)
5. 分析技术与分析设备清单
第三讲失效分析典型案例
1. 系统设计缺陷引起的失效
2. CMOS IC 闩锁效应失效
3. 静电损伤失效
4. 过电损伤失效
5. 热应力失效
6. 机械应力损伤失效
7. 电腐蚀失效
8. 污染失效
9. 热结构缺陷引起过热失效
10.其他缺陷引起的失效
11.寿命失效
师资介绍:
李老师我国电子产品失效分析领域权威专家.24年来一直从事电子产品可靠性技术研究工作,曾经主持参加众多军用电子元器件
可靠性研究课题,多次获得各级科研成果奖项,先后参与《失效分析经典案例100例》和《电子元器件失效技术》的编写。
曾为：华为、中兴集团、海尔集团、美的集团、厦华、飞通、广东核电等上百家企业进行内训及公开授课，学员累计数千人。
主要培训的企业有：美的失效分析实验室建设技术咨询和失效分析技术培训，海尔检测中心的技术咨询和失效分析技术培训，广东核电进行电子元器件老化技术，继电器老化管理，板件老化管理培训，中兴通讯的失效分析技术培训，富士康失效分析技术现场研讨，中国赛宝实验室元器件可靠性研究分析中培训学员的实习指导，以及失效分析专题公开培训。
先后参与《失效分析经典案例100例》和《电子元器件失效技术》的编写。