浅谈半导体芯片失效分析AnalysisofSemiconducto...

半导体科技旅 2024-07-18 02:10:44

失效专业能力分类

元器件5A试验介绍(中英文)

◆PFA (Physical Feature Analysis)

物理特征分析

◆DPA (Destructive Physical Analysis)

破坏性物理分析

◆CA (Constructional Analysis)

结构分析

◆FA (Failure Analysis)

失效分析

◆EA (Evaluation Analysis)

适用性评价分析

PFA

◆ PFA (Physical Feature Analysis)物理特征分析

针对进口器件采购及使用过程中遇到的仿冒、翻新问题,为验证和鉴别器件的标识、材料、结构、芯片版图和制造质量是否符合原厂规定或工艺特征,通过对采购批抽取器件样本的方式,采用系列试验对器件进行检查和分析,并对识别为非原厂工艺(假冒/后期翻新/改标等)的样品批进行剔除。

◆ 要素

● 样品抽样

● 破坏性试验

● 针对采购批

● 原厂特征数据库

◆ 器件仿冒翻新的典型类别

识别类型

主要特征

备注

伪劣器件

原厂芯片、非原厂封装

残次器件

内部断丝、无芯片等

假冒器件

二线厂家芯片、标识重印

仿制或相似功能替代

拆机翻新片

引脚重镀、重新植球、标识重印

常见陶瓷器件

混批器件

原厂芯片、标识重印、批一致性差

质量等级造假器件

原厂芯片(低等级)、标识重印

常见商业级改工业级

伪国产器件

采购进口器件,改标为国产器件

走私器件

采购进口新品,装板走私入境后,拆板翻新

◆ 典型缺陷

DPA

◆ DPA ( Destructive Physical Analysis )破坏性物理分析

针对元器件生产批的工艺水平及过程控制水平,以验证元器件的设计、结构、材料和制造质量是否满足有关规范的要求或预定用途为目的,通过生产批抽样的方式,采用一系列方法对元器件进行非破坏性和破坏性的检查和分析,从中获取元器件的批质量信息。

◆ 要素

● 样品抽样

● 破坏性试验

● 针对工艺过程形成的缺陷

● 不可筛选缺陷

● 结果代表生产批质量情况

CA

◆ 概述

元器件的固有可靠性是由元器件的结构设计和生产控制所决定的。

如果生产控制不严,就会导致器件内部存在工艺缺陷,如果不能通过有效手段剔除,也会造成可靠性影响。——DPA剔除

如果结构设计不合理,就会导致元器件的固有可靠性不高,由此带来的问题如果发生在使用阶段,就会给型号任务造成重大影响。

——结构分析剔除

◆ CA (Constructional Analysis)结构分析

针对元器件结构设计的潜在隐患,从元器件的设计、工艺选择和评价等阶段先期介入,通过对元器件结构、工艺、材料的综合评价,分析是否存在对于预定使用环境(如宇航应用)的可靠性隐患和潜在失效机理,最终给出元器件设计对于预定使用环境的适用/限用/禁用结论。

◆ 要素

选取典型样品破坏性试验(横向纵向解剖)针对结构设计、材料选取、工艺实现原理结合失效机理和失效分析数据库结论针对使用环境给出(适用/限用/禁用)

◆流程

关注应用环境

关注设计图纸

关注相同结构特征的失效档案

用户、厂家、检验方确认试验方案

解剖分析试验

综合判定

◆ 结构单元分解

◆ 结构要素识别

◆ 典型结构设计缺陷

◆ 典型工艺设计缺陷

◆ FA ( Failure Analysis )失效分析

针对产品全寿命周期过程中的失效问题,以确定失效原因为目标,通过对失效模式的综合性试验分析,定位失效部位、明确失效机理,并基于失效机理提出纠正措施,预防失效的再发生。作为贯穿型号或产品质量控制全流程的重要环节,失效分析对于追溯产品的设计(含选型)、制造、使用、质量管理等各环节的不良因素或潜在隐患都具有重要的意义。

◆ 要素

●样品唯一性

●公正(第三方)

●失效分析、设计、厂家共同参与

●试验不可逆

●关键过程(方案)

◆ 试验方法

QJ3065.5-98元器件失效分析管理要求

GJB3233-98集成电路失效分析程序方法

GJB4157-98分立器件失效分析方法

◆ 技术途径

◆电子、材料案

EA

◆ EA ( Evaluation Analysis )评价分析

针对低等级或缺陷元器件的高可靠应用,根据器件工艺、结构特点或缺陷隐患,结合实际使用可靠性要求或寿命要求,通过系列试验程序设计,采用专项应力试验或加速试验的方式进行模拟考核,结合相应的检测分析手段给出器件的使用风险评估结论。

要素

母体筛选抽样(最差样品)环境特点与敏感因素专项或加速应力试验三方风险评估

◆ 试验方法

基于现有评价标准(合格性结论);

基于实际环境的应用模拟加速试验(适用性结论);

现有试验条件进行组合,根据试验结果进行风险评估。

◆ 典型案例

界面疲劳试验(湿热试验、温度循环/冲击)

①按照基于Coffin-Manson模型的温度循环加速因子,

经验公式如下:

②按照修正的Coffin-Manson模型

5A的联系与区别

PFA

CA

DPA

FA

EA

介入阶段

采购介入

新品设计介入

装机前介入

事故后介入

装机前介入

关注点

原厂工艺特征

设计/

材料合理性

工艺过程控制

失效机理如何改进

针对实际使用环境的适用性

目的

剔除假冒产品

警示潜在隐患

提供设计指导

剔除批次性工艺缺陷

责任方认定提出改进措施

针对限制条件使用的风险评估

性质

符合性检查

合理性/

适用性分析

符合性检查

基于失效物理

推理与演绎

评估与评价

技术

支撑/基础

基于

样本库/版图库

基于失效物理

基于标准/设计文件

基于机理/案例库

基于评价标准/加速模型

PCB板检测分析

材料检测分析

元器件应用验证

家电产品可靠性分析

知识产权及司法鉴定

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