聚焦細節(jié)丨運用失效分析，找出生產(chǎn)問題癥結(jié)所在

日期：2023-09-21 17:26:00 瀏覽量：881 標簽: 失效分析

引言

電子元器件失效是指其功能完全或部分喪失、參數(shù)漂移，或間歇性出現(xiàn)上述情況。電子元器件分析是對已失效元器件進行的一種事后檢查。根據(jù)需要，使用電測試及必要的物理、金相和化學分析技術(shù)，驗證所報告的失效，確認其失效模式，找出失效機理。

主要分析對象包括電阻器、電容器、電感器、連接器、MOS、繼電器、二極管、三極管、可控硅等半導體分立器件，各種規(guī)模、各種封裝形式的集成電路，射頻、微波器件，電源模塊、光電模塊等各種元器件和模塊。

一、案例背景

客戶上手有一批已出售的庫存芯片，買方使用該批次芯片進行生產(chǎn)作業(yè)時，PL-2出現(xiàn)斷電、熄火、不亮或按鍵失效現(xiàn)象，而且不良率高達60%。為了找出問題，使用治具檢測PCB板，發(fā)現(xiàn)部分需要斷電4-6次才會出現(xiàn)該現(xiàn)象。

接著，買方將功能正常的PCB組件上的單片機拆下來調(diào)換到不良PCB組件上，PCB組件功能恢復正常。

不良PCB組件上拆下來的IC重新燒錄程序仍然NG，猜測是單片機質(zhì)量問題。

因此，買方退回了該批次產(chǎn)品，客戶為了確認生產(chǎn)不良的原因是否是芯片本身問題造成的，委托我們協(xié)助分析不良原因。

二、分析過程

? 1.外觀分析

對委托方提供的失效樣品進行外觀檢測，確認其表面是否存在明顯異常問題

測試結(jié)果：從不良樣品的外觀看，沒有發(fā)現(xiàn)破損現(xiàn)象，也未發(fā)現(xiàn)單片機絲印重影、模糊等問題。

? 2.電特性測試

為了確認失效樣品的失效模式，檢驗樣品是否有開路、短路、阻抗等異常問題，進行了電特性檢測

測試結(jié)果：電特性測試共測試了10pcs退回的不良品，其中發(fā)現(xiàn)有3片pin1 VDD對pin8 VSS短路

? 3.開蓋檢測

為了確認樣品內(nèi)部是否存在明顯的異常，對樣品進行了開蓋檢測

測試結(jié)果：開蓋檢測發(fā)現(xiàn)芯片內(nèi)部晶圓有燒傷痕跡

三、綜合分析

本檢測案例通過外觀檢測、電特性測試以及開蓋檢測等檢測后發(fā)現(xiàn)：

（1）不良品測量VDD對VSS之間阻抗短路

（2）開蓋檢測打線封裝沒有異常

（3）開蓋晶圓表面有發(fā)現(xiàn)EOS損傷

?知識分享： EOS/ESD損傷原理

提到EOS/ESD損傷原理，就不得不提到人體放電模式的ESD和機器放電模式的ESD，我們要對這兩個模式有個清晰的了解。

人體放電模式(HBM)的ESD是指因人體在地上走動磨擦或其他因素在人體上已累積了靜電，當此人去碰觸IC時，人體上的靜電便會經(jīng)由IC的引腳(PIN)而進入IC內(nèi)，再經(jīng)由IC放電到端(GROUND)，如圖下所示。

機器放電模式(MACHINE MODELMM)的ESD是指機器(例如機械手、測試夾具、手工具等)本身累積了靜電，當此機器去碰觸到IC時，該靜電便經(jīng)由IC的PIN放電。因為大多數(shù)機器都是用金屬制造的，其機器放電模式的等效電阻為0Ω，而其等效電容定為200PF。由于機器放電模式的等效電阻為02，故其放電的過程更短，在幾毫微秒到幾十毫微秒之內(nèi)會有數(shù)安培的瞬間放電電流產(chǎn)生。