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元器件失效分析实例

时间:2019-01-14      阅读:328

一般集成封装器件,主要的失效模式和相关的失效机理如下:

 

1.开路 (EOSESD、电迁移、应力迁移、腐蚀、键合点脱落、机械应力、热变应力)

2.短路(PN结缺陷、PN结穿钉、EOS、介质击穿、金属迁移)

3.参漂(氧化层电荷、表面离子、芯片裂纹、热载流子、辐射损伤)

4.功能失效(EOSESD

 

实例一  浪涌损坏

样品为整流桥,在实验室做实验过程中,突然失效,有输入没输出,属于功能失效,主要原因是,浪涌损坏,主要是过大的电源电压使器件发生击穿,形成短路,造成大电流,导致整流桥内部电流过大,导致整流桥损坏。

样品图如下:

 

由于公司网络原因,暂时上传不了图片,后续再上传,59

 

上图,首先是失效品外观图

失效品在X-RAY下呈现

 

从上述图片可以看出,整流桥内部有烧痕,由于浪涌,造成整流桥内部发生金属成分迁移,形成短路造成在正常电压下,过大电流导致,内部电路的过流、过功率烧毁,芯片表面有多处痕迹。67

 

接下来,说说另一个例子,就是我们平常使用的光耦,光耦是有半导体光敏器件和发光二极管或其它发光器件组成的一种新型器件,主要用光来实现电信号的传递,在线路应用中,主要用来级间耦合,工作时把电信号,加到输入端,使发光器件发光,光电耦合器中的光敏器件在此光辐射的作用下输出光电流,从而实现电-光-电两次转换,通过光完成输入端和输出端之间的耦合,光电耦合器是用光作为载波信号,具有隔离性能,光耦的失效主要是功能失效和参数退化,引起功能失效的其中一个原因是键合颈部受损导致开路失效,参数退化包括由于晶格缺陷或表面裂化导致CTR退化,或者离子沾污造成暗电流增大及输入与输出间绝缘电阻下降

光耦失效情况,在耐压试验时,光耦外部出现耐压拉弧,造成耐压不良,多次试验不过,寄回供应商分析

摘取部分分析图片

X-RAY检查X-RAY.png (124.47 KB, 下载次数: 18)

X-RAY1.png (100.66 KB, 下载次数: 18)

仪准科技致力于失效分析设备研发及测试服务:手动探针台probe,激光开封机laser decapIV自动曲线量测仪,微光显微镜EMMI,红外显微镜

 

 元素残留分析1.png (218.11 KB, 下载次数: 19)

元素残留分析.png (186.77 KB, 下载次数: 17)

模型分析还是跟实际的有点区别,实物来讲受环境的影响,很多失效原因都存在不确定性。73

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八.控制失效模式的措施

 

一般造成失效zui常见的原因是过电应力失效,具体包括过电压,过电流,浪涌及静电损伤,要避免与控制过电应力失效,需要从以下几个方面改进:①.尽可能的了解器件的抗过电应力,如抗过静电损伤能力,工作极限电压,工作极限电流,zui高工作温度等,可以从规格书或者供应商处得到相关技术指标,也可抽样按照相关标准检测,例如抗静电能力的评价试验,只有知道相关的能力参数才能在使用过程中,采取针对性设计和防护措施,在条件允许的情况下,尽可能选择抗过电应力强的器件。

 

.电路设计时,在满足功能要求外,还须针对抗过电应力进行相关的可靠性设计,满足一定的可靠性设计,如在接口处设计静电保护设计,电源端的抗过压设计,以及抗浪涌设计,设计完成的电路应进行相关的抗过电能力评价试验,以便及时的修改设计,提高zui终电路的抗过电应力的能力。

 

.浪涌,浪涌指的是电瞬变的过电应力的一种,虽平均功率小,但瞬时功率很大,并且电浪涌的出现时随机的,对电路中元件危害很大,所以在电路中,需要使用过流保护和过压保护器件,提供过压过流保护,防止电浪涌损伤元件。

 

.器件的降额使用,在我们选取设计中,首先应考虑元件的降额使用,并考虑到相关器件的散热问题,同时在功能允许条件下,减少电路的输入和输出负荷,降低其工作频率以减少功耗。

 

.所有器件及线路板禁止带电插拔,对使用人员进行静电知识有关培训与考核,建立完整的防静电控制程序,从包装、运输等环节,消除一切可能产生静电的事物,地板,测试仪器,PCB周转箱,库房等均为防静电设计,保持室内空气的一定湿度,防止静电在设备和身体上的大量累积,各种塑料和橡胶制品容易产生静电,要避免使用,不能用尼龙的化纤制品,防止摩擦带电。

 

.遵守使用规程,确保使用可靠性,如加电次序,不应带电操作等。99

静电损伤从来没遇到过,楼上见过静电失效案例?

可以跟大家讲讲,

比如静电损伤时,有没有过段时间才表现出来的,类似寿命缩短的表现,或者功能不大正常了相比之前?

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