聚焦細(xì)節(jié)丨運(yùn)用失效分析，找出生產(chǎn)問題癥結(jié)所在

引言

電子元器件失效是指其功能完全或部分喪失、參數(shù)漂移，或間歇性出現(xiàn)上述情況。電子元器件分析是對已失效元器件進(jìn)行的一種事后檢查。根據(jù)需要，使用電測試及必要的物理、金相和化學(xué)分析技術(shù)，驗(yàn)證所報(bào)告的失效，確認(rèn)其失效模式，找出失效機(jī)理。

主要分析對象包括電阻器、電容器、電感器、連接器、MOS、繼電器、二極管、三極管、可控硅等半導(dǎo)體分立器件，各種規(guī)模、各種封裝形式的集成電路，射頻、微波器件，電源模塊、光電模塊等各種元器件和模塊。

一、案例背景

客戶上手有一批已出售的庫存芯片，買方使用該批次芯片進(jìn)行 生產(chǎn)作業(yè)時(shí)，PL-2出現(xiàn)斷電、熄火、不亮或按鍵失效現(xiàn)象，而且不良率高達(dá)60%。為了找出問題，使用治具檢測PCB板，發(fā)現(xiàn)部分需要斷電4-6次才會出現(xiàn)該現(xiàn)象。 

接著，買方將功能正常的PCB組件上的單片機(jī)拆下來調(diào)換到不良PCB組件上，PCB組件功能恢復(fù)正常。

不良PCB組件上拆下來的IC重新燒錄程序仍然NG，猜測是單片機(jī)質(zhì)量問題。

因此，買方退回了該批次產(chǎn)品，客戶為了確認(rèn)生產(chǎn)不良的原因是否是芯片本身問題造成的，委托我們協(xié)助分析不良原因。

二、分析過程

? 1.外觀分析

對委托方提供的失效樣品進(jìn)行外觀檢測，確認(rèn)其表面是否存在明顯異常問題

測試結(jié)果 ： 從不良樣品的外觀看，沒有發(fā)現(xiàn)破損現(xiàn)象，也未發(fā)現(xiàn)單片機(jī)絲印重影、模糊等問題。

? 2.電特性測試

為了確認(rèn)失效樣品的失效模式，檢驗(yàn)樣品是否有開路、短路、阻抗等異常問題，進(jìn)行了電特性檢測

測試結(jié)果：電特性測試共測試了10pcs退回的不良品，其中發(fā)現(xiàn)有3片pin1 VDD對pin8 VSS短路

? 3.開蓋檢測

為了確認(rèn)樣品內(nèi)部是否存在明顯的異常，對樣品進(jìn)行了開蓋檢測

測試結(jié)果：開蓋檢測發(fā)現(xiàn)芯片內(nèi)部晶圓有燒傷痕跡

三、綜合分析

本檢測案例通過外觀檢測、電特性測試以及開蓋檢測等檢測后發(fā)現(xiàn)：

（1）不良品測量VDD對VSS之間阻抗短路

（2）開蓋檢測打線封裝沒有異常

（3）開蓋晶圓表面有發(fā)現(xiàn)EOS損傷

?知識分享： EOS/ESD損傷原理

提到EOS/ESD損傷原理，就不得不提到人體放電模式的ESD和機(jī)器放電模式的ESD，我們要對這兩個(gè)模式有個(gè)清晰的了解。

人體放電模式(HBM)的ESD是指因人體在地上走動磨擦或其他因素在人體上已累積了靜電，當(dāng)此人去碰觸IC時(shí)，人體上的靜電便會經(jīng)由IC的引腳(PIN)而進(jìn)入IC內(nèi)，再經(jīng)由IC放電到端(GROUND)，如圖下所示。

機(jī)器放電模式(MACHINE MODELMM)的ESD是指機(jī)器(例如機(jī)械手、測試夾具、手工具等)本身累積了靜電，當(dāng)此機(jī)器去碰觸到IC時(shí)，該靜電便經(jīng)由IC的PIN放電。因?yàn)榇蠖鄶?shù)機(jī)器都是用金屬制造的，其機(jī)器放電模式的等效電阻為0Ω，而其等效電容定為200PF。由于機(jī)器放電模式的等效電阻為02，故其放電的過程更短，在幾毫微秒到幾十毫微秒之內(nèi)會有數(shù)安培的瞬間放電電流產(chǎn)生。

當(dāng)過大的電流通過IC內(nèi)部電路，就容易導(dǎo)致 IC 內(nèi)部電路損壞，影響 IC 整體功能。

一般 IC 電路設(shè)計(jì)時(shí)都會有 ESD 保護(hù)電路，如果在上機(jī)前，機(jī)臺 ESD 沒有做好或者外圍電路、軟件升級、電路設(shè)計(jì)等都會造成EOS/ESD 瞬間產(chǎn)生電流導(dǎo)致芯片內(nèi)部電路損壞。

四、結(jié)論與建議

? 1.結(jié)論

庫存樣品確認(rèn)100片沒有發(fā)現(xiàn)不良，產(chǎn)品符合原廠規(guī)格要求 。

? 2.建議

檢查相關(guān)電路及設(shè)備是否有漏電或其它造成生產(chǎn)不良原因，確認(rèn)客戶相關(guān)測試人員防靜電措施是否到位。