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失效分析含義及失效分析方法
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  • 2021-03-18
  • 來源:中科檢測

失效分析(FA)是一門發展中的新興學科,近年開始從軍工向普通企業普及。它一般根據失效模式和現象,通過分析和驗證,模擬重現失效的現象,找出失效的原因,挖掘出失效的機理的活動。在提高產品質量,技術開發、改進,產品修復及仲裁失效事故等方面具有很強的實際意義。其方法分為有損分析,無損分析,物理分析,化學分析等

失效分析的意義:分析機械零器件失效原因,為事故責任認定、偵破刑事犯罪案件、裁定賠償責任、保險業務、修改產品質量標準等提供科學依據;減少和預防同類機械零器件的失效現象重復發生,保障產品質量,提高產品競爭力;為企業技術開發、技術改造提供信息,增加企業產品技術含量,從而獲得更大的經濟效益

集成電路(integrated circuit)是一種微型電子器件或部件。采用一定的工藝,把一個電路中所需的晶體管、電阻、電容和電感等元件及布線互連一起,制作在一小塊或幾小塊半導體晶片或介質基片上,然后封裝在一個管殼內,成為具有所需電路功能的微型結構。實驗室主要對集成電路進行相關的檢測分析服務。

集成電路的相關產業,如材料學,工程學,物理學等等,集成電路的發展與這些相關產業密不可分,對集成電路展開失效分析相關實驗分析時勢必要涉及這些相關產業。實驗室也可以提供非集成電路樣品的微區觀測,元素鑒別,樣品形貌處理,斷層分析等相關服務。

金相顯微鏡/體式顯微鏡:提供樣品的顯微圖像觀測,拍照和測量等服務,顯微倍率從10倍~1000倍不等,并有明場和暗場切換功能,可根據樣品實際情況和關注區域情況自由調節

RIE等離子反應刻蝕機:提供芯片的各向異性刻蝕功能,配備CF4輔助氣體,可以在保護樣品金屬結構的前提下,快速刻蝕芯片表面封裝的鎢,鎢化鈦,二氧化硅,膠等材料,保護層結構,以輔助其他設備后續實驗的進行

自動研磨機:提供樣品的減薄,斷面研磨,拋光,定點去層服務,自動研磨設備相比手動研磨而言,效率更高,受力更精準,使用原廠配套夾具加工樣品無需進行注塑,方便后續其他實驗的進行

高速切割機:部分芯片需要進行剖面分析,此時可使用制樣切割工具,先用樹脂將被測樣品包裹和固定,再使用可換刀頭的高速切割機切割樣品使用夾具固定待切割樣品,確定切割位置后進行切割,同時向切割刀片噴淋冷卻液。提供PCB或其他類似材料的切割服務,樣品樹脂注塑服務

微漏電偵測系統(EMMI):微光顯微鏡(Emission Microscope),主要偵測芯片加電

后內部模塊失效所釋放出的光子,可被觀測的失效缺陷包括漏電結(Junction Leakage)、接觸毛刺(Contact Spiking)、熱電子效應(Hot Electrons)、閂鎖效應(Latch-Up)、多晶硅晶須(Poly-Silicon Filaments)、襯底損傷(Substrate Damage)、物理損傷(MechanicaDamage)

點針工作臺:提供芯片或其他產品的微區電信號引出功能,支持微米級的測試點信號引出或施加,配備硬探針和牛毛針,可根據樣品實際情況自由搭配使用,外接設備可自由搭配,如示波器,電源等,同時探針臺提供樣品細節可視化功能,協助芯片設計人員對失效芯片進行分析在顯微鏡的輔助下,使用探針接觸芯片管腳,給芯片加電,觀察芯片加電后的功耗表現

X-ray/CT:提供芯片或其他產品的內部透視圖像或模型,X-ray圖像分辨率最高可達微米級,可在不破壞樣品的前提下觀測樣品內部結構,空洞缺陷等信息,CT服務為基于X-ray圖像的3D重構模型,可以更加靈活的對樣品進行逐層掃描

激光開封:使用高能量激光光束照射待開封的芯片表面,利用激光的高溫燒蝕去除芯片表面覆蓋的環氧樹脂等物質使用激光開封后,待測芯片的管腳和引線被暴露出來,為后續連線或加電測試做好準備工作

IV曲線追蹤儀:提供芯片的二極管曲線繪制功能,提供基礎的正負極加電方式,如與現有夾具匹配之芯片還可提供快速批量測試,引腳自定義分組進行二極管特性測試

FIB/SEM/EDX:配合掃描式電子顯微鏡(SEM)使用,用強電流離子束有選擇性的剝除金屬、氧化硅層或沉積金屬層,以完成微、納米級表面形貌加工。提供樣品微區的幾何加工服務,使用鎵離子對樣品進行轟擊,達到微區加工的目的,加工范圍一般為幾十立方微米~1立方微米之間,利用雙束切換系統,可在不移動樣品的前提下對加工后的區域進行高分辨率的SEM成像提供表層線路修改服務,通過FIB和PT沉積功能組合達到線路修改的目的提供樣品微區的元素構成分析服務,針對樣品特定區域進行電子掃描,單位掃描區域約為10立方微米(含深度),可使用點掃,面掃,線掃,MAP等不同呈現方式對樣品進行元素構成分析