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    測量投影儀,一鍵測量儀,認準上海臺碩檢測儀
    文章出處:臺碩儀器      人氣:395      作者:admin       發表時間:2018-10-15 01:38:23
    測量投影儀,一鍵測量儀,認準上海臺碩檢測儀器,電子元器件電應力失效

    第一、電應力的失效現象特征

     

    1、電應力失效是指由于使用了超出或違背了器件規范規定的電壓和電流的電應力,造成封裝器件的失效。電應力失效的主要表現形式有:ESD靜電損傷、EOS過電損傷、電遷移。

     

    2、靜電(ESD)損傷的主要特征有:晶格熔化或金屬與硅共熔,使P-N結受損短路;氧化層汽化產生空洞使器件短路、開路;金屬聯線揮發造成器件之間短路、開路。

     

    3、過電應力(EOS)失效的主要特征:在失效分析的實踐中,過電應力損傷還經常指有明顯可見熔蝕痕跡的損傷,特別是封裝材料有碳化現象:一般表現為鍵合絲熔斷,造成開路;芯片表面金屬布線熔融蒸發,造成開路、短路或漏電;硅材料熔融蒸發鍵合絲的熔斷可以發生在任何管腳上。

     

    4、電遷移主要失效特征:銀離子爬升呈樹枝狀晶或絮狀晶,造成晶圓短路或漏電;當元器件工作時,金屬互聯線的鋁條內有一定強度的電流通過,在電流的作用下,金屬離子沿導體移動,產生質量的傳輸,導致到體內某些部位產生空洞或晶須(小丘),造成開路或漏電。

     

    第二、失效機理特征

     

    1、ESD

     

    (1)ESD產生的模式:1)人體模式:靜電放電的人體模式(Human Body Model),簡稱HBM。主要是人體靜電放電對敏感電子器件產生的作用,導致封裝器件的失效;2)機器模式:機器模式(Machine Model),簡稱MM。主要是導體帶靜電后對器件產生的作用,導致封裝器件的失效。比如在自動裝配線上的元器件遭受到帶電金屬物件對器件產生的靜電放電,或者是帶電的工具、測試夾具等對元器件的作用;3)帶電器件模式:帶電器件模式(Charged Device Model),簡稱CDM。主要用于描述帶電器件發生的靜電放電現象。

     

    (2)調查待檢樣品的失效背景,包括使用環境、使用時間、材料選擇、發生失效時的情況等,與ESD失效機理的特征進行比對,ESD失效機理的特征包括但不限于以下情況:(a)ESD應能符合ESD失效機理的綜合特征;(b)檢材的電性檢測可能發現失效(包括短路、開路、漏電);(c)檢材的功能檢測發現失效;(d)檢材的聲掃檢測可能出現分層;(e)檢材的X-RAY檢測可能出現引線斷裂;(f)開封檢測發現晶圓表面有電擊穿現象:格熔化或金屬與硅共熔、氧化層汽化產生空洞。

     

    2、EOS

     

    調查待檢樣品的失效背景,包括使用環境、使用時間、材料選擇、發生失效時的情況等,與EOS失效機理的特征進行比對,EOS失效機理的特征包括但不限于以下情況:(1)EOS應能符合EOS失效機理的綜合特征;(2)檢材外觀檢測可能有過電焦黃現象;(3)檢材的電性檢測發現失效(包括短路、開路、漏電);(4)檢材的功能檢測發現失效;(5)檢材的聲掃檢測可能出現分層;(6)檢材的X-RAY檢測可能出現引線斷裂、焊料空洞、晶圓裂紋;(7)開封檢測發現晶圓表面有過電熔痕現象:柵極開路、晶圓裂紋;芯片內部有燒結現象;晶圓表面有碳化現象;引線有熔斷等現象。

     

    3、電遷移

     

    (1)電遷移通常是指在電場的作用下導電離子運動造成元件或電路失效的現象。分別為發生在相鄰導體表面的如常見的銀離子遷移和發生在金屬導體內部的金屬化電子遷移。

     

    (2)調查待檢樣品的失效背景,包括使用環境、使用時間、材料選擇、發生失效時的情況等,與電遷移失效機理的特征進行比對,電遷移失效機理的特征包括但不限于以下情況:1)電遷移應能符合電遷移失效機理的綜合特征,檢材曾在高溫高濕等環境下使用后再出現失效;2)檢材是在使用一段時間(數月)以后才逐步出現較高的失效率;3)待檢樣品的失效現象在干燥環境下可能會出現暫時消失的情況,在濕熱情況下可能又會重新出現;4)檢材的電性檢測發現失效(包括短路、開路、漏電);5)檢材的功能檢測發現失效;6)檢材的X-RAY檢測可能出現引線斷裂;7)開封檢測發現晶圓表面有腐蝕痕跡:晶圓表面或引線有空洞;晶圓表面有樹枝狀晶,晶圓表面有腐蝕痕跡。

     

    第三、分析步驟

     

    1、檢驗原則

     

    (1)應綜合了解檢材背景、使用環境溫濕度、使用時間長短、是否有過應力等,與失效現象特征作比較;

     

    (2)電學驗證失效現象;

     

    (3)先做非破壞性試驗,再做破壞性試驗;

     

    (4)先做失效隔離定位,再做物理驗證,并與良品比對;

     

    (5)模擬驗證確認失效現象,此項適當時采用。

     

    2、失效點電學定位

     

    綜合運用電性測量分析檢驗方法對檢材進行失效點定位。電性能分析方法包括:元器件的功能、參數、引線間特性和結特性的測試。電學定位失效點:用伏安特性曲線儀、探針臺等電性能測量儀器對樣品的失效部位進行分段隔離定位,找出導致樣品電性能異常的物理失效點。

     

    根據電路原理圖分析分別列出可能導致失效的多個失效點,對目標失效電路進行伏安特性測量,發現目標失效電路的電流電壓曲線(I-V Curve)呈現過X軸的直線或電阻值無窮大則可能為開路(高阻)失效所致,若發現目標失效電路的電流電壓曲線(I-U Curve)呈現過原點的跨第一第三象限的直線、電阻值為零或大大低于原有阻值則可能為短路或漏電失效所致。由此種方法找到失效位置點。

     

    對良品與不良品失效位置進行伏安特性測量,若發現良品同一位置伏安特性為正常的設定值,可以確認出現的原因為失效點間電路異常(斷路、短路、漏電)所致。

     

    (1)根據檢材的特性及失效現象,分段隔離失效部位,綜合查證檢材的電學失效點。

     

    (2)如有標準樣本的,通過檢材與標準樣本的電學特性的比較檢驗,綜合評斷檢材與標準樣本電學特性的異同。

     

    (3)有些失效現象與環境條件有關,因此要根據分析對象的實際情況可選擇溫度循環、振動或沖擊、濕熱等試驗,再現和觀察失效現象。

     

    (4)失效點應先用無損的方式進行定位,運用前述的電性測量分析檢驗方法對檢材進行失效點定位。

     

    3、失效點電學驗證

     

    選用適當的檢驗方法,對失效點進行電學驗證??蓽y量失效點部位檢材與標準樣品的電流電壓曲線情況,進行對比分析。

     

    4、失效點物理驗證

     

    (1)據3.3檢測的電性失效點,運用無損檢測手法,對失效點進行無損檢測,具體檢驗方法包括光學顯微鏡分析、透射射線分析和超聲波掃描分析。

     

    1)光學顯微鏡分析。光學顯微鏡(Optical Microscope)外圍視覺檢測,查看整體情況,觀察有無嚴重的機械物理損傷缺陷,例如器件封裝開裂,塑封不完整,基板斷裂,引腳破損、脫落,錫球脫落、虛焊、明顯異常等均能導致開路或高阻失效;器件封裝開裂,塑封不完整,基板斷裂,引腳異樣、引腳間橋接,錫球異樣、錫球間橋接、基板銅引腳樹枝狀晶、明顯異常等均能導致短路或漏電失效。

     

    2)透射射線分析。利用透射射線的原理,檢查目標器件封裝內部線路連接情況,例如金線或銅線焊點脫落,沒有金線或銅線焊接等缺陷均能導致開路或高阻失效;金線或銅線焊點錯位或其下垂形變等缺陷均能導致短路或漏電失效。同時也要檢查印制線路基板(PCB)內部的明顯缺陷,例如銅布線斷裂,通孔銅線斷裂等均能導致開路或高阻失效;銅布線間橋接,通孔銅線錯位等均能導致短路或漏電失效。

     

    3)超聲波掃描分析。對X-Ray檢測的互補,運用超聲波掃描檢查目標器件封裝內部是否存在嚴重缺陷,可選擇不同的工作模式:A-SCAN、B-SCAN、C-SAM、T-SAM和TAMI-SCAN等。如嚴重分層開裂致使焊點脫離,嚴重空洞或氣泡,芯片開裂,芯片碎裂等均能導致開路或高阻失效。嚴重分層開裂致使金線變形短路,嚴重空洞或氣泡致使短路,芯片開裂,芯片碎裂等均能導致短路或漏電失效。如果通過無損失效分析方法發現機械物理損傷缺陷,并且能夠證明損傷或缺陷是導致開路(高阻)或者短路、漏電的直接而且唯一原因,那么找到失效點。
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