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淺談半導(dǎo)體芯片失效分析Analysis of Semiconductor Chip Failure

半導(dǎo)體封裝工程師之家 ? 來源:半導(dǎo)體封裝工程師之家 ? 作者:半導(dǎo)體封裝工程師 ? 2024-07-17 16:27 ? 次閱讀

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失效專業(yè)能力分類

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元器件5A試驗(yàn)介紹(中英文) ◆PFA (Physical Feature Analysis) 物理特征分析 ◆DPA (Destructive Physical Analysis) 破壞性物理分析 ◆CA (Constructional Analysis) 結(jié)構(gòu)分析 ◆FA (Failure Analysis) 失效分析 ◆EA (Evaluation Analysis) 適用性評價分析 PFA ◆ PFA (Physical Feature Analysis)物理特征分析 針對進(jìn)口器件采購及使用過程中遇到的仿冒、翻新問題,為驗(yàn)證和鑒別器件的標(biāo)識、材料、結(jié)構(gòu)、芯片版圖和制造質(zhì)量是否符合原廠規(guī)定或工藝特征,通過對采購批抽取器件樣本的方式,采用系列試驗(yàn)對器件進(jìn)行檢查和分析,并對識別為非原廠工藝(假冒/后期翻新/改標(biāo)等)的樣品批進(jìn)行剔除。 ◆ 要素 ● 樣品抽樣 ● 破壞性試驗(yàn) ● 針對采購批 ● 原廠特征數(shù)據(jù)庫

◆ 器件仿冒翻新的典型類別

識別類型 主要特征 備注
偽劣器件 原廠芯片、非原廠封裝
殘次器件 內(nèi)部斷絲、無芯片等
假冒器件 二線廠家芯片、標(biāo)識重印 仿制或相似功能替代
拆機(jī)翻新片 引腳重鍍、重新植球、標(biāo)識重印 常見陶瓷器件
混批器件 原廠芯片、標(biāo)識重印、批一致性差
質(zhì)量等級造假器件 原廠芯片(低等級)、標(biāo)識重印 常見商業(yè)級改工業(yè)級
偽國產(chǎn)器件 采購進(jìn)口器件,改標(biāo)為國產(chǎn)器件
走私器件 采購進(jìn)口新品,裝板走私入境后,拆板翻新

◆ 典型缺陷

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DPA ◆ DPA ( Destructive Physical Analysis )破壞性物理分析 針對元器件生產(chǎn)批的工藝水平及過程控制水平,以驗(yàn)證元器件的設(shè)計、結(jié)構(gòu)、材料和制造質(zhì)量是否滿足有關(guān)規(guī)范的要求或預(yù)定用途為目的,通過生產(chǎn)批抽樣的方式,采用一系列方法對元器件進(jìn)行非破壞性和破壞性的檢查和分析,從中獲取元器件的批質(zhì)量信息。 ◆ 要素 ● 樣品抽樣 ● 破壞性試驗(yàn) ● 針對工藝過程形成的缺陷 ● 不可篩選缺陷 ● 結(jié)果代表生產(chǎn)批質(zhì)量情況

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CA

◆ 概述 元器件的固有可靠性是由元器件的結(jié)構(gòu)設(shè)計和生產(chǎn)控制所決定的。 如果生產(chǎn)控制不嚴(yán),就會導(dǎo)致器件內(nèi)部存在工藝缺陷,如果不能通過有效手段剔除,也會造成可靠性影響?!狣PA剔除 如果結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理,就會導(dǎo)致元器件的固有可靠性不高,由此帶來的問題如果發(fā)生在使用階段,就會給型號任務(wù)造成重大影響。 ——結(jié)構(gòu)分析剔除

◆ CA (Constructional Analysis)結(jié)構(gòu)分析

針對元器件結(jié)構(gòu)設(shè)計的潛在隱患,從元器件的設(shè)計、工藝選擇和評價等階段先期介入,通過對元器件結(jié)構(gòu)、工藝、材料的綜合評價,分析是否存在對于預(yù)定使用環(huán)境(如宇航應(yīng)用)的可靠性隱患和潛在失效機(jī)理,最終給出元器件設(shè)計對于預(yù)定使用環(huán)境的適用/限用/禁用結(jié)論。

◆ 要素

選取典型樣品

破壞性試驗(yàn)(橫向縱向解剖)

針對結(jié)構(gòu)設(shè)計、材料選取、工藝實(shí)現(xiàn)原理

結(jié)合失效機(jī)理和失效分析數(shù)據(jù)庫

結(jié)論針對使用環(huán)境給出(適用/限用/禁用)

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◆流程

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關(guān)注應(yīng)用環(huán)境 關(guān)注設(shè)計圖紙 關(guān)注相同結(jié)構(gòu)特征的失效檔案 用戶、廠家、檢驗(yàn)方確認(rèn)試驗(yàn)方案 解剖分析試驗(yàn) 綜合判定

◆ 結(jié)構(gòu)單元分解

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◆ 結(jié)構(gòu)要素識別

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◆ 典型結(jié)構(gòu)設(shè)計缺陷

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◆ 典型工藝設(shè)計缺陷

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◆ FA ( Failure Analysis )失效分析

針對產(chǎn)品全壽命周期過程中的失效問題,以確定失效原因?yàn)槟繕?biāo),通過對失效模式的綜合性試驗(yàn)分析,定位失效部位、明確失效機(jī)理,并基于失效機(jī)理提出糾正措施,預(yù)防失效的再發(fā)生。作為貫穿型號或產(chǎn)品質(zhì)量控制全流程的重要環(huán)節(jié),失效分析對于追溯產(chǎn)品的設(shè)計(含選型)、制造、使用、質(zhì)量管理等各環(huán)節(jié)的不良因素或潛在隱患都具有重要的意義。

◆ 要素 ●樣品唯一性 ●公正(第三方) ●失效分析、設(shè)計、廠家共同參與 ●試驗(yàn)不可逆 ●關(guān)鍵過程(方案)

◆ 試驗(yàn)方法

QJ3065.5-98元器件失效分析管理要求 GJB3233-98集成電路失效分析程序方法 GJB4157-98分立器件失效分析方法

◆ 技術(shù)途徑

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電子、材料案

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EA

◆ EA ( Evaluation Analysis )評價分析

針對低等級或缺陷元器件的高可靠應(yīng)用,根據(jù)器件工藝、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)或缺陷隱患,結(jié)合實(shí)際使用可靠性要求或壽命要求,通過系列試驗(yàn)程序設(shè)計,采用專項(xiàng)應(yīng)力試驗(yàn)或加速試驗(yàn)的方式進(jìn)行模擬考核,結(jié)合相應(yīng)的檢測分析手段給出器件的使用風(fēng)險評估結(jié)論。

要素

母體篩選

抽樣(最差樣品)

環(huán)境特點(diǎn)與敏感因素

專項(xiàng)或加速應(yīng)力試驗(yàn)

三方風(fēng)險評估

◆ 試驗(yàn)方法

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基于現(xiàn)有評價標(biāo)準(zhǔn)(合格性結(jié)論); 基于實(shí)際環(huán)境的應(yīng)用模擬加速試驗(yàn)(適用性結(jié)論); 現(xiàn)有試驗(yàn)條件進(jìn)行組合,根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行風(fēng)險評估。

◆ 典型案例

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界面疲勞試驗(yàn)(濕熱試驗(yàn)、溫度循環(huán)/沖擊)

①按照基于Coffin-Manson模型的溫度循環(huán)加速因子,

經(jīng)驗(yàn)公式如下:

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②按照修正的Coffin-Manson模型

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5A的聯(lián)系與區(qū)別

PFA CA DPA FA EA
介入階段 采購介入 新品設(shè)計介入 裝機(jī)前介入 事故后介入 裝機(jī)前介入
關(guān)注點(diǎn) 原廠工藝特征 設(shè)計/ 材料合理性 工藝過程控制 失效機(jī)理如何改進(jìn) 針對實(shí)際使用環(huán)境的適用性
目的 剔除假冒產(chǎn)品 警示潛在隱患 提供設(shè)計指導(dǎo) 剔除批次性工藝缺陷 責(zé)任方認(rèn)定提出改進(jìn)措施 針對限制條件使用的風(fēng)險評估
性質(zhì) 符合性檢查 合理性/ 適用性分析 符合性檢查 基于失效物理 推理與演繹 評估與評價
技術(shù) 支撐/基礎(chǔ) 基于 樣本庫/版圖庫 基于失效物理 基于標(biāo)準(zhǔn)/設(shè)計文件 基于機(jī)理/案例庫 基于評價標(biāo)準(zhǔn)/加速模型

PCB板檢測分析

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材料檢測分析

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元器件應(yīng)用驗(yàn)證

37aeb874-43d6-11ef-a4b4-92fbcf53809c.png家電產(chǎn)品可靠性分析

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知識產(chǎn)權(quán)及司法鑒定

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審核編輯 黃宇

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