集成電路封裝失效分析就是判斷集成電路失效中封裝相關的失效現象、形式(失效模式),查找封裝失效原因,確定失效的物理化學過程(失效機理),為集成電路封裝糾正設計、工藝改進等預防類似封裝失效的再發生,提升集成電路封裝的可靠性等提供支撐。通常,集成電路封裝失效分析分為無損失效分析(又稱非破壞性分析)和有損失效分析(又稱破壞性分析)。破壞性物理分析(Destructive Physical Analysis, DPA)是為防止有明顯缺陷或潛在缺陷的集成電路等被使用,而在指定時機、指定機構隨機抽取適 當樣品,進行一系列破壞性和非破壞性的物理試驗和失效分析,是破壞性分析的一類。
用于集成電路封裝失效的定性、定量和結構的分析方法,相應地也分為無損失效分析方法和有損失效分析方法。無損失效分析不會改變集成電路封裝失效的現有狀態,不會影響集成電路的各項性能;有損失效分析會改變集成電路封裝失效的現有狀態,且是一種物理(有時也有化學)的、永久的改變,是不可以恢復原有狀態的,
1.無損失效分析方法
無損物理失效分析主要采用物理分析方法,它是通過對封裝進行一系列物理處理后再觀察和分析失效部位,使失效原因更加明朗。常用于集成電路封裝失效分析的無損物理失效分析方法包括,外部目檢(如檢查引腳斷裂或引出端缺失等),光學顯微鏡觀察(如檢查陶瓷基板上的樹枝狀銀等),染色滲透試驗(如檢查塑料封裝體微裂紋等),密封性檢查(如碳氟化合物粗檢漏、示蹤氣體氦細檢漏等),X射線照相(如檢查內引線金絲的斷裂、金屬化層斷裂、導體斷路或短路等),聲學掃描顯微(SAM)分析(如檢查模塑料 與引線或基板等之間的界面分層、模塑料裂紋等),掃描電子顯微鏡(SEM) 觀察(如檢查金屬化電遷移導致的開路、鍵合失效等),粒子碰撞噪聲檢測 (PIND) 試驗(如密封腔中多余導電物瞬間短路分析等),電性能測試(如集成電路封裝的開路、短路、表面電阻、接觸電阻、絕緣電陽或耐壓等定量測量分析等),顯微紅外熱像( IRM)分析(如檢查芯片裂紋、基板金屬導體腐蝕)等,熱分析(如利用熱機械分析技術米分析不同封裝材料的形變失效,利用熱重分析技術來確認封裝材料熱分解溫度低引起的分層失效等),云紋干沙法、同步微焦點X 射線行射法(如檢測分析封裝的變形、應力等)。
無損化學分析主要是通過對導致封裝失效的腐蝕生成物等進行化學成分分析,以了解引起失效的化學因素。常用于集成電路封裝失效分析的方法有X射線茨光光譜(XRF) 法、X射線衍射(XRD) 法(分析表面沾污或殘留、腐蝕生成物、電腐蝕后的元素面分布、金屬問化合物成分等)。
2.有損失效分析方法
有損物理失效分析方法有:機械開封分析、激光開帽分析、 機械剖切分析、硫酸等的腐蝕法開帽分析、聚焦離子束 (FIB)微細精準切割分析等(觀察內部開路、短路、裂紋、空洞等);空封器件的內部氣氛分析(通常是內部水汽含量等引起電性能不穩定分析等);俄歇電子能譜 (Auger Electron SpectroscopyAES) 分析(如引起失效的基板等表面的離子分析等)。
審核編輯:湯梓紅
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原文標題:集成電路封裝失效分析方法,積體電路封裝失效分析方法
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