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江苏长电科技股份有限公司江苏长电科技股份有限公司 IC失效分析培训教材 IC工程部一般概念失效失效：产品失去品失去规定的功能。定的功能。失失效效分分析析：为确确定定和和分分析析失失效效器器件件的的失失效效模模式式，失失效效机机理理，失失效效原原因和失效性因和失效性质而而对产品所做的分析和品所做的分析和检查。失效模式失效模式：失效的表：失效的表现形式。形式。失效机理失效机理：导致器件失效的物理，化学致器件失效的物理，化学变化化过程。程。失失效效原原因因：导致致发生生失失效效的的直直接接原原因因，它它包包括括设计，制制造造，使使用用和和管理等方面的管理等方面的问题。失失效效分分析析的的目目的的：失失效效分分析析是是对失失效效器器件件的的事事后后检查，通通过失失效效分分析析可可以以验证器器件件是是否否失失效效，识别失失效效模模式式，确确定定失失效效机机理理和和失失效效原原因因，根根据据失失效效分分析析结论提提出出相相应对策策，它它包包括括器器件件生生产工工艺，设计，材材料料，使使用用和和管管理理等等方方面面的的有有关关改改进，以以便便消消除除失失效效分分析析报告告中中所所涉及到的失效模式或机理，防止涉及到的失效模式或机理，防止类似失效的再次似失效的再次发生。生。失效分析的设备和相应的用途 电特特性性测试设备 包包括括开开短短路路测试设备（CD318A，S9100），万用表和各种万用表和各种测试分厂的分厂的测试机。机。观察察测量量设备 X射射线透透视机机，金金相相显微微镜（放放大大倍倍数数50-1000），测量量显微微镜（带摄像像头并并与与显示示器器和和终端端处理理电脑相相连，放大位数放大位数50-500），立体），立体显微微镜，扫描描电子子显微微镜SEM。试验设备烘箱，回流烘箱，回流焊机，可机，可焊性性测试仪，成份分析，成份分析仪。解解剖剖设备和和辅助助设备 开开帽帽机机，密密封封电炉炉，超超声声清清洗洗机机，镊子子，研磨切割机，玻璃研磨切割机，玻璃仪器（器（试管，管，烧杯，玻璃漏斗，滴管等）。杯，玻璃漏斗，滴管等）。工工作作间设施施 应配配有有通通风柜柜，清清洗洗池池，水水源源，相相关关化化剂（盐酸酸，硝酸，硫酸和无水乙醇，丙硝酸，硫酸和无水乙醇，丙酮，氢氧化氧化钠等）。等）。分析报告失失效效分分析析报告告 应包包括括：a,失失效效器器件件的的主主要要失失效效现场信信息息。b,失失效效器器件件的的失失效效模模式式。c,失失效效分分析析程程序序和和各各阶段段的的初初步步的的分分析析结果果。d,失失效效分分析析结论。e,提提出出纠正正建建议措措施施。报告中告中应附分析附分析图片和片和测试数据，以及相数据，以及相应说明。明。分分析析人人员应具具有有的的素素质 具具有有半半导体体集集成成电路路的的专业基基础知知识，熟熟悉悉集集成成电路路原原理理，设计，制制造造，测试，使使用用线路路，可可靠靠性性试验，可可靠靠性性标准准，可可靠靠性性物物理理和和化化学学等等方方面面的有关知的有关知识，并有一定的，并有一定的实践践经验，必，必须受受过专业培培训。可靠性可可靠靠性性概概念念 指指系系统或或设备在在规定定条条件件下下和和规定定时间内内完完成成规定定功功能能的的能能力力。有有固固有有可可靠靠性性和和使使用用可可靠靠性性之之分分，固固有有可可靠靠性性指指通通过设计和和制制造造形形成成的的内内在在可可靠靠性性，使使用用可可靠靠性性指指在在使使用用过程程中中发挥出出来来的的可可靠靠性性。它它受受环境境条条件件，使使用用操操作作，维修修等等因因素素的的影影响响，使使用用可可靠靠性性总小于固有可靠性。小于固有可靠性。可靠性试验（一）温度循温度循环TCT：判断：判断产品在极高，极低品在极高，极低温度下抗温度下抗变力及在极高，极低温度中交力及在极高，极低温度中交替之效替之效应。热冲冲击TST：同上，但条件更：同上，但条件更严酷。酷。高高压蒸煮蒸煮PCT：利用：利用严厉的的压力，湿气力，湿气和温度加速水汽之渗透来和温度加速水汽之渗透来评估非密估非密闭性性之固之固态产品品对水汽渗透之效水汽渗透之效应。加速老化加速老化HAST：同上。：同上。可靠性试验（二）高温反偏高温反偏HTRB：对产品施加一定的高温来加速品施加一定的高温来加速产品品电性能的老化。性能的老化。回流回流焊REFLOW：用于判断器件（：用于判断器件（SMD）在回流）在回流焊接接过程中所程中所产生之生之热阻力及效阻力及效应。易易焊性性SOLDER：判断：判断产品之可品之可焊度。度。耐耐焊接接热：判断直插式：判断直插式产品在品在焊接接过程中程中产生的生的热阻阻力及效力及效应。引引线弯曲弯曲：考核：考核产品管脚抗机械品管脚抗机械应变力之能力。力之能力。可靠性试验（三）交交变试验：评估估产品在品在经过极高，极低温度后，再放入温极高，极低温度后，再放入温湿度湿度变化之化之环境后境后产生的效生的效应。稳态湿湿热THT：评估非密估非密闭性之固性之固态产品在湿气品在湿气环境下之境下之可靠度，使用温度条件加速水汽渗透。可靠度，使用温度条件加速水汽渗透。高温高温贮存存HTST：判断高温：判断高温对产品之效品之效应。低温低温试验LT：判断低温：判断低温对产品之效品之效应。电耐久耐久BURN-IN：对产品施加一定的品施加一定的电压，电流来加速流来加速产品的品的电老化。老化。可靠性试验设备试验设备：高低温循：高低温循环箱，高速老化箱，箱，高速老化箱，调温温调湿箱，可湿箱，可焊性性测试仪，高温烘箱，高温烘箱，分立器件分立器件综合老化系合老化系统，高温反偏系，高温反偏系统。测试设备：多功能晶体管：多功能晶体管筛选仪，晶体管，晶体管图性特示性特示仪（XJ4810,370B等）。等）。失效率失失效效率率指指产品品工工作作到到t时刻刻后后在在单位位时间内内失失效效的的概概率率。单位位：%/103小小时。（每工作（每工作1000小小时后后产品失效的百分数）品失效的百分数）失效曲线 也称失效浴盆曲也称失效浴盆曲线，因形状象浴盆。，因形状象浴盆。早早期期失失效效期期：（t）大大，随随时间迅迅速速下下降降。通通过改改进设计，加加强监控控可可减减少少早早期期失失效效，通通过筛选可可减减小小（缩短短或或去去掉掉）早早期期失失效效期期.工工艺缺缺陷陷、材材料料缺陷、缺陷、筛选不充分引起。不充分引起。偶偶然然失失效效期期：（t）小小，为常常数数，时间较长，失失效效带有有偶偶然然性性，是是使使用用的的良良好好时间。很很多多是是静静电损伤、过电损伤引起。有突引起。有突发性和明性和明显性性 耗耗损失失效效期期：产品品使使用用后后期期，（t）迅迅速速增增加加，因因老老化化，磨磨损，疲疲劳等等使使器器件件失失效效。元元器器件件老老化化引引起起。有有时间性和性和隐蔽性蔽性静电，静电放电静静电 当当两两种种材材料料一一起起摩摩擦擦，一一种种材材料料丢失失电子子，另另一一种种则收收集集电子子，前前者者带正正电，后后者者则带负电，如如果果两两种种摩摩擦擦的的物物体体在在分分离离的的过程程中中电荷荷难以以中中和和，电荷荷即即会会积累累使使物物体体带上上静静电。静静电就是一种物体上的非移就是一种物体上的非移动的充的充电。静静电放放电 如如果果带静静电的的物物体体遇遇到到合合适适的的机机会会，它它会会将将所所带的的电荷荷放放掉掉，又又回回到到中中性性，此此过程即是静程即是静电放放电ESD。静电对电子元件之影响物物体体放放电形形式式主主要要通通过低低电阻阻区区域域，放放电电流流I=Q/t,即即静静电电荷荷变化化量量与与完完成成这些些静静电电荷荷变化化所所用用的的时间之之比比。当当I足足够大大时，能能影影响响P-N结热击穿穿接接合合点点，导致致氧氧气气层击穿穿，引引起起即即时的的和和不不可可逆逆转的的损坏坏，但但这种种损坏坏只只有有10%可可引引起起产品品即即时损坏坏，90%的的产品品可可毫毫无无觉察察地地通通过测试，流流到到客客户手手里里，但但它它的的可可靠靠性性却却大大大大地地降降低低了了，并并且且静静电可可吸吸附附灰灰尘，降降低低基基片片净化度，使化度，使IC成品率下降。成品率下降。静电产生的宏观原因 环境境如地面，装修隔如地面，装修隔间，温湿度。，温湿度。工工具具和和材材料料 清清洗洗机机，吸吸管管，镊子子，物物流流车，周周转箱，烘箱，箱，烘箱，纸片，工作机台等。片，工作机台等。工工作作者者及及其其活活动 人人的的动作作如如脱脱衣衣，起起立立，被感被感应，接触，接触带电，剥离，冲，剥离，冲击，摩擦。，摩擦。静电的防护静静电防防护原原则：少少产生，不生，不积累，快泄放。累，快泄放。静静电防防护基本方法基本方法：泄漏，中和，屏蔽：泄漏，中和，屏蔽 环境境方方面面，铺设防防静静电地地毯毯，地地板板，台台垫，入入口口处工工作作处接接地地线等等防防静静电消消除除器器。控控制制温温湿湿度度，使使用用离离子子风机，静机，静电环。器器材材方方面面，防防静静电工工作作服服，鞋鞋，腕腕带，导电泡泡沫沫板板，防防静静电文文件件盒盒，周周转箱箱，物物流流车，包包装装袋袋，抗抗静静电剂等。等。产品品设计方方面面，将将静静电防防护体体现到到元元件件和和产品品设计中中，尽尽量量使使用用对静静电不不敏敏感感的的元元件件，或或者者在在器器件件内内部部设置置静静电防防护元元件件，对使使用用的的静静电放放电敏敏感感器器件件提提供供适适当当的的输入保入保护。封装基本流程磨磨片片划划片片装装片片球球焊包包封封后后固固化化电镀打打印印冲冲切切成成型型测试包包装装入入库。上述流程上述流程视产品不同有品不同有较大的大的变化。化。流程简述（一）磨磨片片将将芯芯片片的的反反面面（非非布布线的的一一面面）根根据据工工艺标准准，客客户要要求求或或一一些些特特殊殊要要求求磨磨去去一一层，使使芯芯片片的的厚厚度度达达到要求。到要求。划划片片用用划划片片刀刀（或或其其它它手手段段如如激激光光）在在圆片片上上的的划划片片槽槽中中割割划划，使使整整个个大大圆片片分分割割成成很很多多细小小的的晶晶片片（单个芯片），以利装片。个芯片），以利装片。装装片片将将已已划划好好片片的的大大圆片片上上的的单个个芯芯片片用用吸吸嘴嘴取取下下后后装装在在引引线框框的的基基岛上上。此此时芯芯片片背背面面上上须用用粘粘接接剂粘在基粘在基岛上。上。球球焊用用金金丝（在在一一定定的的温温度度，超超声声，压力力下下）将将芯芯片片上上某某一一点点（压焊区区）与与引引线框框适适当当位位置置（第第二二点点）相相连。流程简述（二）包包封封用用树脂脂体体将将装装在在引引线框框上上的的芯芯片片封封起起来来，对芯芯片片起起保保护作用和支撑作用。作用和支撑作用。后固化后固化使包封后的使包封后的树脂体脂体进一步固化。一步固化。电镀在在引引线条条上上所所有有部部位位镀上上一一层锡，保保证产品品管管脚脚的易的易焊性。性。打打印印在在树脂脂体体上上打打上上标记，说明明产品品的的型型号号和和其其它它相相关信息。关信息。冲切成形冲切成形将整条将整条产品切割成形品切割成形为单只只产品。品。测试筛选出符合功能要求的出符合功能要求的产品。品。包包装装，入入库将将产品品按按要要求求包包装装好好后后进入入成成品品库。待待机机发往客往客户。为何分析？信息反馈？（一）客客户投投诉。如如客客户反反映映良良率率低低，产品品的的某某一一参参数数不不达达标，开开短短路路，产品品使使用用时功功能能不不良良等等。一一般般由由业务或或外外经部部转品管，再品管，再转总厂厂进行失效分析。行失效分析。测试分分厂厂测试良良率率低低，或或某某批批产品品开开短短路路产品品太太多多，不符合客不符合客户良率要求，分厂良率要求，分厂应出具出具测试异常分析异常分析报告。告。品品管管抽抽测异异常常 产品品经外外观检后后品品管管开开短短路路抽抽测异异常常。通通常常每每批批抽抽100只只如如次次品品超超过3只只，则加加抽抽300只只，仍仍超超标则要要分分析析。对测试分分厂厂已已测产品品抽抽测异异常常。通通常常测试分分厂厂送送样一一只只,仅要要求求开开帽帽分分析析。测试分分厂厂应附失效分析申附失效分析申请单。为何分析？信息反馈？（二）组装装分分厂厂隔隔离离流流到到测试或或外外检，要要求求测试或或外外检后后将将测试情情况况或或品品管管抽抽测结果果反反馈组装装。此此时出出现的一些异常，可能要求分析。的一些异常，可能要求分析。客客户要要求求的的其其它它分分析析。如如看看金金丝，布布线图，芯芯片片表面，芯片粘表面，芯片粘结形式等。形式等。所所有有的的分分析析结束束后后，均均应出出报告告，且且要要将将报告告送送到原到原发出部出部门，并做好相，并做好相应分析分析报告交接工作。告交接工作。金丝布线和芯片表观（一）金金丝导电胶胶芯片芯片基基岛管脚管脚树脂体（阴影部脂体（阴影部份）份）金丝布线和芯片表观（二）粉粉红色色是是腐腐球球后后的的压区区，实质上是氧化硅的上是氧化硅的颜色。色。铝线氧化硅氧化硅金丝布线和芯片表观（三）中中测点点金球金球金金丝未腐球未腐球时的的压区区通通常常芯芯片片上上的的白白色色部部分分为铝线。图片片上上黑黑色色的的小小圆球球是是金金球球（放放大大后后为金金色色），金金球球周周围一一小小块蓝色色（或或白白色色）区区域域是是压区区，另另有有小小块白白色色区区域域是是中中测点点（芯芯片片制制造造厂厂用用来来测试芯芯片片合合格格与与否否的的地地方方），上上图中中芯芯片片表表面面粉粉红色色部部位位为氧氧化化硅硅。整整个个芯芯片片表表面面有有一一层薄薄薄薄的的芯芯片片保保护层。腐腐球球后后的的压区区有有不不同同的的颜色色，如如红，黄黄，绿，蓝，紫紫等等，这是是因因为氧氧化化层厚厚度度不不同同的的缘故故。上上图为一一例例，实际上上视芯芯片片不不同同各部位各部位颜色或形状有很大区色或形状有很大区别。失效分析的原则 先无先无损，后有，后有损。先先电测试，外，外观检，后开盖。，后开盖。开盖后也要先无开盖后也要先无损（不引入新破坏），后（不引入新破坏），后破坏。破坏。失效分析程序失失效效现象象记录。了了解解情情况况，了了解解失失效效现场信信息息，失失效效样品品的的参参数数测试结果，失效果，失效样品的一些品的一些产品信息。品信息。鉴别失失效效模模式式。用用现有有设备确确认产品品失失效效是是否否与与客客户所所述述一一致致，并如并如实记录下失效情况。下失效情况。用自已的用自已的语言言描述失效特征描述失效特征。按按照照失失效效分分析析程程序序一一一一检查，分分析析。通通常常有有下下述述几几步步：外外观检查，电参参数数测式式，开开短短路路测试，X-RAY检查，超超声声清清洗洗，超超声声波波离离层分分析析，开开帽帽，内内部部目目检，电子子扫描描显微微镜，腐腐球球并并检查压区区。上上面面几几步步不不是是每每步步都都要要，要要有有针对性性地地做做，做做到到哪哪一一步步发现问题了了，后面几步后面几步视情况也可省去。情况也可省去。归纳分析分析结论，提出自已，提出自已对分析分析结果的看法。果的看法。提出提出纠正建正建议措施。措施。出具分析出具分析报告告。失效信息收集 产品品信信息息：生生产日日期期，客客户，封封装装形形式式，型型号号，批批号号，良良率率情情况况，生生产批批还是是试验批批，失失效效Bin值，焊丝规格格，图形形密密集集区区典典型型线宽，芯芯片片厚厚度度，导电胶胶，采采用用的的料料饼，印印章章内内容容，是否是否测试过，测试机台状况等。机台状况等。失失效效现象象记录。失失效效日日期期，失失效效地地点点，数数量量，失失效效环境境，是是否否工工作作过（即即是是否否焊在在整整机机上上使使用用过），客客户是是否否在在使使用用前前对产品品测试过，工工作条件是否超作条件是否超过规格范格范围。鉴别失效模式电参数参数测试。开短路开短路测试。目前有。目前有5台台专用开短路用开短路测试机：机：S9100，测试品种有品种有PQFP44，LQFP44，PQFP52，PQFP64，DIP和和SDIP中的部份。中的部份。CD318A，测试品种有，品种有，SOP8/SOP16/SOP20/24/28，DIP8/14/16，密密间距距产品，手工机品，手工机测试DIP系列。系列。测试时要要了解了解对应主机主机电脑中是否有中是否有该品种的品种的测试程序，程序，如果没有如果没有则要要请相关人相关人员编写程序。写程序。失效分析顺序 外部目外部目检X-RAY检查超声清洗超声清洗复复测SAT即超声即超声检查开帽后内部目开帽后内部目检腐球腐球检查X-RAY检查X-RAY检查。X-RAY射射线又又称称伦琴琴射射线，一一种种波波长很很短短的的电磁磁辐射射，由由德德国国物物理理学学家家伦琴琴在在1895年年发现。一一般般指指电子子能能量量发生生很很大大变化化时放放出出的的短短波波辐射射，能能透透过许多多普普通通光光不不能能透透过的的固固态物物质。利利用用可可靠靠性性分分析析室室里里的的X-RAY分分析析仪，可可检查产品品的的金金丝情情况况和和树脂脂体体内内气气孔孔情情况况，以以及及芯芯片片下下面面导电胶胶内内的的气气泡泡，导电胶的分布范胶的分布范围情况。情况。X-RAY判断原则不良情况不良情况原因或原因或责任者任者 球脱球脱 组装装 点脱点脱 如大量点脱是同一只脚，如大量点脱是同一只脚，则为组装不良。如点脱金装不良。如点脱金丝形状形状较规则，则为组装或包封之前装或包封之前L/F变形，运形，运转过程中震程中震动，上料框架，上料框架牵拉拉过大，大，L/F打在予打在予热台上台上动作大，两道工序都要作大，两道工序都要检查。如点。如点脱金脱金丝弧度和旁弧度和旁边的金的金丝弧度差不多，弧度差不多，则为组装造成。装造成。整体冲歪，乱，断整体冲歪，乱，断 为包封不良，原因包封不良，原因为吹模不尽，料吹模不尽，料饼沾有生粉，予沾有生粉，予热不当或不不当或不均匀，工均匀，工艺参数不当，洗模异常从而参数不当，洗模异常从而导致模塑料在型腔中流致模塑料在型腔中流动异常。异常。个个别金金丝断断 组装擦断或装擦断或产品使用品使用时金金丝熔断。熔断。只有局部冲歪只有局部冲歪 多数多数为包封定位包封定位时动作作过大，大，牵拉上料框架拉上料框架时造成，也有部份造成，也有部份为内部气泡造成。内部气泡造成。金金丝相碰相碰 弧度正常，小于正常冲歪率弧度正常，小于正常冲歪率时，为装片或装片或焊点位置欠妥点位置欠妥 内内焊脚偏移脚偏移 多数多数为组装碰到内引脚。装碰到内引脚。塌塌丝 多数多数为排片排片时碰到。碰到。导电胶分布情况胶分布情况 应比芯片面比芯片面积稍大，且呈基本稍大，且呈基本对称情形。称情形。超声清洗超声清洗 清清洗洗仅用用来来分分析析电性性能能有有异异常常的的，失失效效可可能能与与外外壳壳或或芯芯片片表表面面污染染有有关关的的器器件件。此此时应确确认封封装装无无泄泄漏漏，目目的的是是清清除除外外壳壳上上的的污染染物物。清清洗洗前前应去去除除表表面面上上任任何何杂物物，再再重重测电参参数数，如如仍仍失失效效再再进行行清清洗洗，清清洗洗后后现测电参参数数，对比比清清洗洗前前后后的的电参参数数变化化。清清洗洗剂应选用用不不损坏坏外外壳壳的的，通通常常使使用用丙丙酮，乙乙醇醇，甲甲苯苯，清清洗洗后后再再使使用用纯水水清清洗洗，最最后后用用丙丙酮，无无水水乙乙醇醇等等脱脱水水，再再烘烘干干。清清洗洗要要确确保保不不会会带来来由由于于清清洗洗剂而引起的失效。而引起的失效。超声检测分析。超声检测分析。SAT即超声波形即超声波形显示示检查。超超声声波波，指指频率率超超过20KHZ的的声声波波（人人耳耳听听不不见，频率率低低于于HZ的的声声波波称称为次次声声波波），它它的的典典型型特特征征：碰碰到到气气体体100%反反射射，在在不不同同物物质分界面分界面产生反射生反射,和光一和光一样直直线传播。播。SAT就就是是利利用用这些些超超声声波波特特征征来来对产品品内内部部进行行检测，以以确确定定产品品密密封封性性是是否否符符合合要要求求，产品是否有内部离品是否有内部离层。超声判别原则超声判别原则 芯片表面不可有离芯片表面不可有离层 镀银脚精脚精压区域不可有离区域不可有离层内内引引脚脚部部分分离离层相相连的的面面积不不可可超超过胶胶体体正正面面面面积的的20%或或引引脚脚通通过离离层相相连的的脚脚数数不不可可超超过引脚引脚总数的数的1/5芯芯片片四四周周导电胶胶造造成成的的离离层在在做做可可靠靠性性试验通通过或或做做Bscan时未未超超出出芯芯片片高高度度的的2/3应认为正常。正常。判断超声判断超声图片片时要以波形要以波形为准，要注意准，要注意对颜色色黑白异常区域的波形黑白异常区域的波形检查 超声检查时应注意 对焦焦一一定定要要对好好，可可反反复复调整整，直直到到扫描描出出来来的的图像像很很“干脆干脆”，不出，不出现那种零零碎碎的那种零零碎碎的红点。点。注意增益，注意增益，扫描出来的描出来的图像不能太亮，也不能太暗。像不能太亮，也不能太暗。注注意意产品品不不能能放放反反，产品品表表面面不不能能有有任任何何如如印印记之之类造造成成的坑坑洼洼，或其它的坑坑洼洼，或其它杂质，气泡。，气泡。探探头有有高高频和和低低频之之分分，针对不不同同产品品选用用不不同同的的探探头（由由分分析析室室工工作作人人员调整整）。通通常常树脂脂体体厚厚的的产品品，采采用用低低频探探头，否，否则采用高采用高频探探头。因。因频率高穿透能力差。率高穿透能力差。开帽开帽 高高分分子子的的树脂脂体体在在热的的浓硝硝酸酸（98%）或或浓硫硫酸酸作作用用下下，被被腐腐去去变成成易易溶溶于于丙丙酮的的低低分分子子化化合合物物，在在超超声声作作用用下下，低低分分子子化化合合物物被清洗掉，从而露出芯片表被清洗掉，从而露出芯片表层。开开帽帽方方法法一一：取取一一块不不锈钢板板，上上铺一一层薄薄薄薄的的黄黄沙沙（也也可可不不加加沙沙产品品直直接接在在钢板板上上加加热），放放在在电炉炉上上加加热，砂砂温温要要达达100-10度度，将将产品品放放在在砂砂子子上上，芯芯片片正正面面方方向向向向上上，用用吸吸管管吸吸取取少少量量的的发烟烟硝硝酸酸（浓度度98%）。滴滴在在产品品表表面面，这时树脂脂表表面面起起化化学学反反应，且且冒冒出出气气泡泡，待待反反应稍稍止止再再滴滴，这样连滴滴5-10滴滴后后，用用镊子子夹住住，放放入入盛盛有有丙丙酮的的烧杯杯中中，在在超超声声机机中中清清洗洗2-5分分钟后后，取取出出再再滴滴，如如此此反反复复，直直到到露露出出芯芯片片为止止，最最后后必必须以以干干净的的丙丙酮反复清洗确保芯片表面无残留物。反复清洗确保芯片表面无残留物。开帽方法二将所有产品一次性放入将所有产品一次性放入98%的浓硫酸中煮的浓硫酸中煮沸。这种方法对于量多且只要看芯片是否沸。这种方法对于量多且只要看芯片是否破裂的情况较合适。缺点是操作较危险。破裂的情况较合适。缺点是操作较危险。要掌握要领。要掌握要领。开帽注意点开帽注意点所所有有一一切切操操作作均均应在在通通风柜柜中中进行行，且且要要戴戴好好防防酸酸手手套。套。产品品开开帽帽越越到到最最后后越越要要少少滴滴酸酸，勤勤清清洗洗，以以避避免免过腐腐蚀。清清洗洗过程程中中注注意意镊子子勿勿碰碰到到金金丝和和芯芯片片表表面面，以以免免擦擦伤芯片和金芯片和金丝。根根据据产品品或或分分析析要要求求有有的的开开帽帽后后要要露露出出芯芯片片下下面面的的导电胶胶.,或者第二点或者第二点.另另外外，有有的的情情况况下下要要将将已已开开帽帽产品品按按排排重重测。此此时应首首先先放放在在80倍倍显微微镜下下观察察芯芯片片上上金金丝是是否否断断，塌塌丝，如无如无则用刀片刮去管脚上黑膜后送用刀片刮去管脚上黑膜后送测。注意控制开帽温度不要太高。注意控制开帽温度不要太高。附:分析中常用酸1，浓硫酸。这里指，浓硫酸。这里指98%的浓硫酸的浓硫酸,它有强烈的脱水它有强烈的脱水性性,吸水性和氧化性。开帽时用来一次性煮大量的产吸水性和氧化性。开帽时用来一次性煮大量的产品，这里利用了它的脱水性和强氧化性。品，这里利用了它的脱水性和强氧化性。浓盐酸。指浓盐酸。指37%（V/V）的盐酸，有强烈的挥发性，）的盐酸，有强烈的挥发性，氧化性。分析中用来去除芯片上的铝层。氧化性。分析中用来去除芯片上的铝层。发烟硝酸，指浓度为发烟硝酸，指浓度为98%（V/V）的硝酸。用来开）的硝酸。用来开帽。有强烈的挥发性，氧化性，因溶有帽。有强烈的挥发性，氧化性，因溶有NO2而呈红而呈红褐色。褐色。王水，指一体积浓硝酸和三体积浓盐酸的混合物。王水，指一体积浓硝酸和三体积浓盐酸的混合物。分析中用来腐金球，因它腐蚀性很强可腐蚀金。分析中用来腐金球，因它腐蚀性很强可腐蚀金。内部目检内部目检 视产品品不不同同分分别放放在在200倍倍或或500倍倍金金相相显微微镜下下或或立立体体显微微下下仔仔细观察察芯芯片片表表面面是是否否有有裂裂缝，断断铝，擦擦伤，烧伤，沾沾污等等异异常常。对于于芯芯片片裂裂缝要要从从反反面面开开帽帽以以观察察芯芯片片反反面面有有否否装装片片时顶针顶坏坏点点，因因为正正面面开开帽帽取取下下芯芯片片时易易使使芯芯片片破破裂裂。反反面面的的导电胶胶可可用用硝硝酸酸慢慢慢慢腐腐，再再用用较软的的细铜丝轻轻刮去。刮去。腐球分析腐球分析将将已已开开帽帽的的产品品放放在在加加热到到沸沸腾的的10%20%的的KOH（或或NaOH）溶溶液液中中或或加加热到到沸沸腾的的王王水水（即即3：1的的浓盐酸酸和和浓硝硝酸酸混混合合溶溶液液）中中。浸浸泡泡约3到到5分分钟（个个别产品品浸浸泡泡时间要要求求较长，达达10分分钟以以上上）。在在100到到200倍倍显微微镜下下用用细针头轻轻将将金金丝从从芯芯片片上上移移开开（注注意意勿勿碰碰到到芯芯片片），如如发现金金球球仍仍牢牢牢牢地地粘粘在在芯芯片片上上，则说明明还需需再再腐腐球球，千千万万不不要要硬硬拉拉金金丝，以以免免造造成人成人为的凹坑，造成的凹坑，造成误判。判。分析过程中要检查的内容 外外部部目目检。是是否否有有树脂脂体体裂裂缝，管管脚脚间杂物物致致短短路路，管管脚脚是是否否被被拉拉出出树脂脂体体，管管脚脚根部是否露根部是否露铜，管脚和，管脚和树脂体是否被沾脂体是否被沾污，管脚是否弯曲，管脚是否弯曲变形等不良。形等不良。X-RAY 是是否否有有球球脱脱、点点脱脱、整整体体冲冲歪歪，金金丝乱乱，断断、局局部部冲冲歪歪、塌塌丝、金金丝相相碰碰、焊脚脚偏偏移移、胶胶体体空空洞洞、焊料料空空洞洞，焊料料覆覆盖盖面面积，管管脚脚间是是否否有有杂物物导致致管管脚脚短短路路等等异常。异常。超声超声检测。是否有芯片表面、。是否有芯片表面、焊线第二点、胶体与引第二点、胶体与引线框之框之间等的内部离等的内部离层。开开帽帽后后的的内内部部目目检。41，用用30-50倍倍立立体体显微微镜检查：键合合线过长而而下下塌塌碰碰坏坏芯芯片片；键合合线尾尾部部过长而而引引起起短短路路；键合合线颈部部损伤或或引引线断断裂裂；键合合点点或或键合合线被被腐腐蚀；键合合点点尽尽寸寸或或位位置置不不当当；芯芯片片粘粘接接材材料料用用量量不不当当或或裂裂缝；芯芯片片抬抬起起，芯芯片片取取向向不不当当，芯芯片片裂裂缝；多多余余的的键合合线头或或外外来来颗粒粒等等。4.2，金金属属化化，薄薄膜膜电阻阻器器缺缺陷陷在在50-200倍倍显微微镜下下检查，主主要要有有腐腐蚀，烧毁，严重重的的机机械械损伤；光光刻刻缺缺陷陷，电迁迁移移现象象，金金属属化化层过薄薄，台台阶断断铝，表表面面粗粗糙糙发黑黑，外外来来物物沾沾污等等。4.3 金金属属化化覆覆盖盖接接触触孔孔不不全全，氧化氧化层/钝化化层缺陷出缺陷出现在金属化条下面或有源区内，在金属化条下面或有源区内，钝化化层裂裂纹或划或划伤。腐腐球球分分析析。主主要要目目的的是是检查球球焊时采采用用的的工工艺是是否否对压焊区区造造成成不不良良影影响响如如弹坑坑即即压区破裂。此区破裂。此时对其它部位可其它部位可检查可忽略。可忽略。镜检能发现的问题（一）寻找找多多余余物物和和外外来来沾沾污物物如如残残留留金金丝，芯芯片片边缘碎碎裂裂留留下下的的硅硅碴，焊料料碴，口口水水星星子子（高高温温存存放放后后常常呈呈现棕棕黄黄色色小小圆点点），水水渍，残残存存光光刻刻胶胶，灰灰尘。判判断断金金属属化化层表表面面有有无无钝化化层。如如果果方方形形键合合电极极周周围有有方方框框则说明明表表面面有有钝化化层，与与键合合点点下下的的电极极相相比比有有明明显的的色色差差。同同时有有钝化化层时的的芯芯片片各各扩散散区区之之间的的颜色色不不如如无无钝化化层时鲜艳，如如果果钝化化层呈呈现浅浅黄黄色，色，说明明钝化化层是聚是聚酰亚胺有机涂胺有机涂层。根根据据颜色色寻找找工工艺缺缺陷陷。芯芯片片表表面面的的二二氧氧化化硅硅钝化化层不不同同的的厚厚度度有有不不同同的的干干涉涉颜色色，如如灰灰0.01微微米米，黄黄褐褐色色0.03微微米米，茶茶色色0.05微微米米,蓝0.08微微米米，紫紫色色0.1微微米米,绿色色0.18微微米米,黄黄色色0.21微微米米,橙橙色色0.22微微米米,红色色0.25微微米米(指指一一次次干干涉涉颜色色)，故故根根据据芯芯片片表表面面的的颜色色可可判判断断不不同同扩散散区区，或或根据芯片表面上反常的根据芯片表面上反常的颜色斑点来判断色斑点来判断钝化化层和光刻和光刻/扩散缺陷。散缺陷。镜检能发现的问题（二）根根据据几几何何形形状状判判断断。可可判判断断线路路设计结构构缺缺陷陷，金金属属化化伤痕痕和和裂裂断断，金金属属化化烧毁，键合合点点形形状状和和位位置置，键合合线与与芯芯片片的的夹角角，MOS管管的的沟沟道道露露出出，接接触触孔孔的覆盖情况，芯片缺口或裂的覆盖情况，芯片缺口或裂缝接近有源区，芯片安装方向和接近有源区，芯片安装方向和焊料多少。料多少。通常可通常可鉴别出的失效模式或机理如下：出的失效模式或机理如下：过电应力引起的力引起的键合合线或金属化的开路或短路，以及或金属化的开路或短路，以及较轻的的电损伤痕迹如静痕迹如静电击穿点。穿点。键合合线或金属化或金属化焊接区的开路及短路。接区的开路及短路。金属金属电迁移。迁移。金属化缺金属化缺损或剥皮。或剥皮。封装内部的金属腐封装内部的金属腐蚀。氧化氧化层污染，染，变色，缺陷，裂色，缺陷，裂缝。芯片表面或芯片芯片表面或芯片衬底的裂底的裂缝。掩模未套准。掩模未套准。外来多余物，特外来多余物，特别是是导电的可的可动多余物。多余物。键合位置不良。合位置不良。管脚腐管脚腐蚀或或镀层脱落。脱落。经过介介质层或氧化或氧化层的短路。的短路。内涂料的去除开开帽帽后后目目检时要要去去除除芯芯片片表表面面的的钝化化层或或内内涂涂料料（我我们所所说的的点点胶胶），内内涂涂料料去去除除：聚聚脂脂涂涂料料6235，1730，1152等等可可用用甘甘油油热裂裂解解的的方方法法（甘甘油加油加热到沸到沸腾保持一定保持一定时间）GN521，6235，1152用用低低分分子子的的溶溶剂如如二二甲甲基基甲甲酰胺胺浸浸泡泡12-24小小时（1152），6235用用环已已酮或或三三氯甲甲烷，甲甲酚酚和和石石蜡蜡混混合合液液浸浸泡泡6-12小小时，GN521用用甲甲苯苯或或环已已酮，香香蕉蕉水水，醋醋酸酸乙乙酯的的混混合液浸泡合液浸泡8-20小小时而溶解。而溶解。A006等内涂料用等离子去除胶。等内涂料用等离子去除胶。钝化层的去除 塑料（塑封塑料（塑封树脂）脂）125160度在度在发烟硝酸中腐烟硝酸中腐蚀3-5分分钟，再用丙，再用丙酮超声清洗。超声清洗。SiO2 在在HF酸中腐酸中腐蚀约1分分钟去除去除0.5m.Si3N4 用磷酸腐用磷酸腐蚀，或用氟化，或用氟化铵与冰醋酸各一份的混与冰醋酸各一份的混合液腐合液腐蚀。金属化金属化铝层 用硝酸用硝酸5%，磷酸，磷酸80%，醋酸，醋酸5%，在，在110-170度度腐腐蚀1分分钟，不影响氧化，不影响氧化层或用或用85%磷酸加磷酸加热到到70-80度。度。铝-硅合金硅合金 6：1的的HNO3：HF或或10-20%的的NaOH溶液加溶液加热煮沸。煮沸。镍-铬合金合金 用用1.5克硫酸高克硫酸高铈，12ml HNO3,10 ml H2O腐腐蚀.玻璃玻璃钝化化层/铝 低温等离子刻低温等离子刻蚀.铝或或镍-铬/硅硅 低温等离子刻低温等离子刻蚀.芯片上涂有黑胶芯片上涂有黑胶 将芯片泡在冷将芯片泡在冷浓硫酸中硫酸中(25 OC)。芯片焊接的失效机理（一）目的：芯片与管座牢固粘目的：芯片与管座牢固粘结要求：芯片与管座之要求：芯片与管座之间形成良好形成良好的欧姆接触并有良好的的欧姆接触并有良好的导电性。性。方式：方式：银浆烧结，合金（共晶），合金（共晶）粘粘结，导电胶胶烧结，环氧氧树脂粘脂粘结，高温聚，高温聚酰亚胺粘胺粘结。芯片焊接的失效机理（二）对于于银浆烧结1，银浆问题2，杂质问题3，硅的氧化及，硅的氧化及镀镍，镀银的不良。的不良。4，银浆与基材与基材结合力合力差引起的差引起的问题。芯片焊接的失效机理（三）对于合金粘结对于合金粘结1，金，金-铅系统铅系统2，锡，锡-铅系统铅系统引线键合的失效机理（一）引引线键合的主要方法：合的主要方法：热压焊，超声，超声焊，面，面键合。合。引引线：铝-铝超声超声焊，金，金-铝热压焊（包括楔形和球（包括楔形和球焊）引线键合的失效机理（二）工工艺问题。金属互化物使金金属互化物使金铝系系统失失效。效。热循循环使引使引线疲疲劳。沾沾污造成引造成引线腐腐蚀而开路。而开路。内涂料开裂造成断内涂料开裂造成断丝。压焊应力力过大造成失效。大造成失效。外引外引线的失效。的失效。开短路的可能原因（一）封装工封装工艺方面方面表表现为断断丝，塌，塌丝，碰，碰丝，内引脚相碰，点脱，球脱，内引脚相碰，点脱，球脱，球球飘等。占封装造成开短路等。占封装造成开短路的的90%以上。以上。开短路的可能原因（二）芯片表面水汽吸附。芯片表面水汽吸附。钝化层不良。钝化层不良。芯片氧化层不良。芯片氧化层不良。内应力使芯片产生芯裂，金属化层断裂，内应力使芯片产生芯裂，金属化层断裂，或金丝脱落。或金丝脱落。电迁移。电迁移。开短路的可能原因（三）铝硅共溶。硅共溶。金属金属间化合物。化合物。芯片芯片焊接疲接疲劳。热不匹配。不匹配。外来异物。外来异物。氧化氧化层台台阶处金属膜断路金属膜断路。