电子失效分析经典案例.pdf

《电子失效分析经典案例.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电子失效分析经典案例.pdf（104页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、中国赛宝实验室第二讲 失效分析经典案例第二讲 失效分析经典案例工业和信息化部电子第五研究所（中国赛宝实验室）研究分析中心李少平工业和信息化部电子第五研究所（中国赛宝实验室）研究分析中心李少平02087234456失效分析经典案例失效分析经典案例中国赛宝实验室2主要内容主要内容主要内容主要内容失效分析经典案例失效分析经典案例（1）失效分析全过程案例（）失效分析全过程案例（2）静电与闩锁失效分析案例（）静电与闩锁失效分析案例（3）电浪涌失效分析案例（）电浪涌失效分析案例（4）机械应力失效分析案例（）机械应力失效分析案例（5）结构缺陷失效分析案例（）结构缺陷失效分析案例（6）热变应力失效分析案例（）

2、热变应力失效分析案例（7）材料缺陷失效分析案例（）材料缺陷失效分析案例（8）制造工艺缺陷失效分析案例（）制造工艺缺陷失效分析案例（9）整机设计缺陷失效分析案例（）整机设计缺陷失效分析案例（10）污染腐蚀失效分析案例（）污染腐蚀失效分析案例（11）元器件固有机理失效分析案例。）元器件固有机理失效分析案例。中国赛宝实验室1 失效分析全过程分析案例失效分析全过程分析案例分析对象：电磁继电器失效分析分析对象：电磁继电器失效分析失效分析经典案例失效分析经典案例中国赛宝实验室基本信息基本信息?种类、结构、电磁、机械传动、触点、壳体和支撑种类、结构、电磁、机械传动、触点、壳体和支撑?材料：线圈、触点、机械传

3、动机构、支架、壳体等材料：线圈、触点、机械传动机构、支架、壳体等?原理：电磁转换、机械传动原理：电磁转换、机械传动?主要电参数：（线圈、触点）主要电参数：（线圈、触点）失效分析经典案例失效分析经典案例1 失效分析全过程分析案例失效分析全过程分析案例1 失效分析全过程分析案例失效分析全过程分析案例中国赛宝实验室吸合吸合/释放电压漂移触点断开故障绝缘失效（绝缘电阻变小，介质耐压降低）释放电压漂移触点断开故障绝缘失效（绝缘电阻变小，介质耐压降低）线圈开路线圈短路线圈开路线圈短路触点粘结密封失效变形触点粘结密封失效变形线圈电阻超差接触电阻增大或时断时通线圈电阻超差接触电阻增大或时断时通表征形式其他失效

4、表征形式其他失效线圈失效接触失效线圈失效接触失效失效模式失效模式失效分析经典案例失效分析经典案例继电器的主要失效模式基本信息继电器的主要失效模式基本信息1 失效分析全过程分析案例失效分析全过程分析案例1 失效分析全过程分析案例失效分析全过程分析案例中国赛宝实验室传动机构机械性能退化变形；振动引起传动机构变形；密封漏气。机械其他漆膜材料缺陷；漆膜电压击穿、漏电；漆膜温度、紫外光、辐射退化；漆包线机械损伤。线圈失效温度、湿度、电压、电电流、机械振动、机械应力、有害气体、电磁波、紫外光、辐射。触点表面电化学腐蚀；触点表面高温氧化；燃弧传动机构机械性能退化变形；振动引起传动机构变形；密封漏气。机械其他

5、漆膜材料缺陷；漆膜电压击穿、漏电；漆膜温度、紫外光、辐射退化；漆包线机械损伤。线圈失效温度、湿度、电压、电电流、机械振动、机械应力、有害气体、电磁波、紫外光、辐射。触点表面电化学腐蚀；触点表面高温氧化；燃弧破坏触点表面、粘连、产生碳膜；触点表面金属电迁移；内部多余物残留；内部有机材料退化产生多余物；触点动作撞击；谐振破坏触点表面、粘连、产生碳膜；触点表面金属电迁移；内部多余物残留；内部有机材料退化产生多余物；触点动作撞击；谐振抖动；外部强电磁场；等等。触点接触电阻失效相关应力失效机理及原因模式抖动；外部强电磁场；等等。触点接触电阻失效相关应力失效机理及原因模式失效分析经典案例失效分析经典案例继

6、电器的主要失效机理基本信息继电器的主要失效机理基本信息1 失效分析全过程分析案例失效分析全过程分析案例1 失效分析全过程分析案例失效分析全过程分析案例中国赛宝实验室?样品：样品：LEACH继电器继电器?使用场合：电力系统使用场合：电力系统?使用数量：使用数量：200只只?失效数量：失效数量：15只只?失效现象：线包断、壳温度高失效现象：线包断、壳温度高?失效时间：系统调试至使用过程一年多陆续失效。失效时间：系统调试至使用过程一年多陆续失效。良品失效品良品失效品失效分析经典案例失效分析经典案例技术信息技术信息（现场失效情况）（现场失效情况）1 失效分析全过程分析案例失效分析全过程分析案例1 失效

7、分析全过程分析案例失效分析全过程分析案例中国赛宝实验室失效分析经典案例失效分析经典案例1 失效分析全过程分析案例失效分析全过程分析案例1 失效分析全过程分析案例失效分析全过程分析案例技术信息技术信息（现场失效情况）（现场失效情况）3035404550556065001XR002XR004XR005XR008XR014XR016XR001XR009XR011XR001XR002XR003XR001XR002XR003XR004XR005XR006XR001XR002XR003XR004XR005XR006XRRCVRRIRRA RISASGARE6.30-7.77.8-7.147.15-7.22

8、7.23-7.307.31-8.48.5-8.188.18-9.19.2-9.99.10-9.172025303540455055600102030405060705759正常壳温455040472530*空调环境27 左右*无环境温度异常记录现场继电器壳温情况中国赛宝实验室线包产生热线包产生热壳温上升壳温上升触点产生热触点产生热线包线包IV（R）触点触点I2R（R）取证初期思路取证初期思路1 失效分析全过程分析案例失效分析全过程分析案例1 失效分析全过程分析案例失效分析全过程分析案例失效分析经典案例失效分析经典案例触点触点PIR外壳热线包断外壳热线包断那里热那里热谁引起谁引起热部位定位热部位

9、定位可能的热源可能的热源线包励磁功率线包励磁功率线包断线包断大电流热熔断大电流热熔断腐蚀铜芯断腐蚀铜芯断缺陷损伤缺陷损伤热热断断中国赛宝实验室55565355549519539519539605556535554951953951953960G5G4G3G2G1888827*27*7696外壳温度（）外壳温度（）611开路开路开路开路871386线包阻值（）线包阻值（）F5F4F3F2F1失效样品（F1、F2、F3、F4、F5）良品（失效样品（F1、F2、F3、F4、F5）良品（G1、G2、G3、G4、G5G1、G2、G3、G4、G5）1失效样品线包电阻严重减小，电阻越小，壳温越高2良品线包电

10、阻950欧左右，壳温55度左右。3失效样品线包电阻、壳温异常结论：线包与温升相关求证：线包结论：线包与温升相关求证：线包与与温升温升失效分析经典案例失效分析经典案例1 失效分析全过程分析案例失效分析全过程分析案例1 失效分析全过程分析案例失效分析全过程分析案例取证找热源样品参数取证找热源样品参数中国赛宝实验室12.9触点213.2触点213.2触点1G314.2触点1F312.5触点23.4触点212.9触点1G23.7触点1F213.7触点212.8触点213.8触点1G112.5触点1F1触点电阻m触点电阻m求证：触点求证：触点与与温升结论：触点温升结论：触点与与温升无关温升无关失效分析经

11、典案例失效分析经典案例1 失效分析全过程分析案例失效分析全过程分析案例1 失效分析全过程分析案例失效分析全过程分析案例取证找热源取证找热源中国赛宝实验室8387117106125线包表面温度（）G2G1F3F2F1求证：线包温度到什么程度求证：线包温度到什么程度表面温度表示表面温度表示失效分析经典案例失效分析经典案例1 失效分析全过程分析案例失效分析全过程分析案例1 失效分析全过程分析案例失效分析全过程分析案例取证分析热的程度取证分析热的程度中国赛宝实验室?RRORO(T-TO)TTO+（V/IRO）/RORRORO(T-TO)TTO+（V/IRO）/RO?：为铜的电阻的温度系数，0.0039

12、3/；V：线包电压48V；I：为线包电流；T0：线包室温电阻；T线包工作平均温度。：为铜的电阻的温度系数，0.00393/；V：线包电压48V；I：为线包电流；T0：线包室温电阻；T线包工作平均温度。1270.61134.3F51190.87140.3F21410.38685.7F1970.96639.0G21040.96038.3G1T（）R0()I（mA）1 失效分析全过程分析案例失效分析全过程分析案例1 失效分析全过程分析案例失效分析全过程分析案例取证分析热的程度线包平均温度表示取证分析热的程度线包平均温度表示48V失效分析经典案例失效分析经典案例中国赛宝实验室求证：线包温度到什么程度

13、求证：线包温度到什么程度 物理特征怎么样物理特征怎么样1 失效分析全过程分析案例失效分析全过程分析案例1 失效分析全过程分析案例失效分析全过程分析案例失效分析经典案例失效分析经典案例中国赛宝实验室?线包是唯一热源线包是唯一热源?线包温度异常线包温度异常高高?线包电阻异常线包电阻异常 严重减小 严重减小?漆包线漆膜已经破裂，铜芯丝裸露漆包线漆膜已经破裂，铜芯丝裸露漆包线短路漏电漆包线短路漏电漆膜破裂漆膜破裂线包匝间或层间短路（漏电）线包匝间或层间短路（漏电）引起线包电阻减小引起线包电阻减小线包温度高。线包温度高。漆膜为什么破裂？漆膜为什么破裂？1 失效分析全过程分析案例失效分析全过程分析案例1

14、失效分析全过程分析案例失效分析全过程分析案例小结小结失效分析经典案例失效分析经典案例中国赛宝实验室继续推进的思路：继续推进的思路：电阻变小、黑电阻变小、黑匝和层间短路匝和层间短路漆击穿漆击穿漆脱落漆脱落漆击穿分析漆击穿分析漆脱落分析漆脱落分析热特征、无击穿点热特征、无击穿点漆电性能、物理化学性能漆电性能、物理化学性能漆变质漆变质1 失效分析全过程分析案例失效分析全过程分析案例1 失效分析全过程分析案例失效分析全过程分析案例失效分析经典案例失效分析经典案例中国赛宝实验室GJB4074.3合格（漆膜无开裂）不合格(漆膜开裂)GJB4074.3合格（漆膜无开裂）不合格(漆膜开裂)拉伸试验拉伸试验GJ

15、B4074.5820（判据：2级漆膜700V）260V（判据：1级漆膜450V）GJB4074.5820（判据：2级漆膜700V）260V（判据：1级漆膜450V）耐压试验耐压试验GJB4074.6合格（漆膜无开裂）不合格（漆膜开裂）GJB4074.6合格（漆膜无开裂）不合格（漆膜开裂）温度试验温度试验GJB6109.22级膜1级膜GJB6109.22级膜1级膜漆膜级别漆膜级别GJB4074.20.063mm0.071mmGJB4074.20.063mm0.071mm铜线直径试验方法良品G1失效样品F2铜线直径试验方法良品G1失效样品F2求证：漆特性 对比 结果：漆级别低、性能差求证：漆特性

16、对比 结果：漆级别低、性能差1 失效分析全过程分析案例失效分析全过程分析案例1 失效分析全过程分析案例失效分析全过程分析案例失效分析经典案例失效分析经典案例中国赛宝实验室 求证：漆的物理表现结果：附着差求证：漆的物理表现结果：附着差失效分析经典案例失效分析经典案例1 失效分析全过程分析案例失效分析全过程分析案例1 失效分析全过程分析案例失效分析全过程分析案例中国赛宝实验室红：良品漆包线漆膜红：良品漆包线漆膜蓝：失效品未变黑漆包线漆膜蓝：失效品未变黑漆包线漆膜黑：失效品已变黑漆包线漆膜黑：失效品已变黑漆包线漆膜羟基特征吸收峰羰基特征吸收峰求证：材料成分对比结果：某种成分已变化求证：材料成分对比结

17、果：某种成分已变化失效分析经典案例失效分析经典案例1 失效分析全过程分析案例失效分析全过程分析案例1 失效分析全过程分析案例失效分析全过程分析案例中国赛宝实验室FT-4067-04,Coating of Cu thread,G1699.43727.00752.86776.80810.59861.94935.02979.691071.431115.971169.841216.341247.531285.821374.691432.701512.071617.391718.651779.842959.283068.563556.25 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95

18、 100 105 110%Transmittance 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 Wavenumbers(cm-1)FT-4069-04,Coating of Cu thread,F4,black724.23777.34811.04862.48925.641021.501099.611171.281215.901250.761286.941379.161428.911513.081615.011729.851779.842959.143614.23 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 105 110 115%

19、Transmittance 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 Wavenumbers(cm-1)良品漆包线漆膜失效品漆包线漆膜良品漆包线漆膜失效品漆包线漆膜失效分析经典案例失效分析经典案例中国赛宝实验室峰值温度170温度范围150213峰值温度170温度范围150213环境气氛：空气环境气氛：空气求证：材料成分变化的温度对比结果：失效品有放热反应求证：材料成分变化的温度对比结果：失效品有放热反应170 失效分析经典案例失效分析经典案例中国赛宝实验室5.0010.0015.0020.0025.0030.00200000400000600000800000100

20、0000120000014000001600000180000020000002200000Time-AbundanceTIC:04122425.D求证：求证：气相质谱色谱分析气相质谱色谱分析什么材料成分氧化而放热什么材料成分氧化而放热失效分析经典案例失效分析经典案例中国赛宝实验室邻苯二甲酸酐邻苯二甲酸酐以及少量有机溶剂有 机 溶 剂（苯酚、呋喃等）有 机 溶 剂（苯酚、呋喃等）脱附的有机成份以及少量有机溶剂有 机 溶 剂（苯酚、呋喃等）有 机 溶 剂（苯酚、呋喃等）脱附的有机成份15.32222.7152.179脱 气 量脱 气 量(g/g)变黑失效样品漆包线（变黑失效样品漆包线（F）未变黑

21、失效样品漆包线（）未变黑失效样品漆包线（F）良品漆包线（）良品漆包线（G）温度：温度：170 环境气氛：氩气环境气氛：氩气无氧化反应无氧化反应结果结果“邻苯二甲酸酐邻苯二甲酸酐”是是“增塑剂增塑剂”氧化的产物，是黑样品独有的脱附成份增塑剂氧化变为更小分子量的分子可脱附求证：氧化的产物，是黑样品独有的脱附成份增塑剂氧化变为更小分子量的分子可脱附求证：气相质谱色谱分析气相质谱色谱分析什么材料成分氧化而放热什么材料成分氧化而放热失效分析经典案例失效分析经典案例1 失效分析全过程分析案例失效分析全过程分析案例1 失效分析全过程分析案例失效分析全过程分析案例中国赛宝实验室?失效样品漆包线性能不合格失效样

22、品漆包线性能不合格?良品漆包线性能合格良品漆包线性能合格?失效样品失效样品150213150213 存在存在氧化放热氧化放热反应，放热反应峰值温度反应，放热反应峰值温度170 170?失效样品150213 发生氧化放热反应是漆膜中的失效样品150213 发生氧化放热反应是漆膜中的增塑剂增塑剂氧化而放热氧化而放热?良品300 以内良品300 以内无无放热反应在线包历磁功率产生的温度下：放热反应在线包历磁功率产生的温度下：漆膜增塑剂发生氧化反应增塑剂退化漆膜失去柔软性开裂脱落线包短路或漏电线包电阻减小线包历磁功率增大线包温度上升漆膜加剧氧化而加剧退化。小结：漆膜增塑剂发生氧化反应增塑剂退化漆膜失去

23、柔软性开裂脱落线包短路或漏电线包电阻减小线包历磁功率增大线包温度上升漆膜加剧氧化而加剧退化。小结：失效分析经典案例失效分析经典案例1 失效分析全过程分析案例失效分析全过程分析案例1 失效分析全过程分析案例失效分析全过程分析案例中国赛宝实验室?3只样品只样品?1100h?无失效无失效10法则、点估计 1000h263192000h，约22年。法则、点估计 1000h263192000h，约22年。求证：求证：就漆膜退化的机理的寿命试验就漆膜退化的机理的寿命试验失效分析经典案例失效分析经典案例中国赛宝实验室?LEACH 99年批次继电器（失效品），漆包线漆膜退化引起线圈匝间和层间漏电、短路失效。励

24、磁功率产生温升漆膜增塑剂退化（170 放热氧化）漆膜开裂、脱落线包匝间或层间漏电或短路加剧线包励磁功率增大线包温度上升的恶性循环。LEACH 99年批次继电器（失效品），漆包线漆膜退化引起线圈匝间和层间漏电、短路失效。励磁功率产生温升漆膜增塑剂退化（170 放热氧化）漆膜开裂、脱落线包匝间或层间漏电或短路加剧线包励磁功率增大线包温度上升的恶性循环。?LEACH 02年批次继电器，漆包线的漆膜由1级漆膜改进为2级漆膜；350以下无化学反应发生，漆膜性能稳定。LEACH 02年批次继电器，漆包线的漆膜由1级漆膜改进为2级漆膜；350以下无化学反应发生，漆膜性能稳定。?3只02年批（良品）寿命试验结

25、果以10法则粗略推算，试验样品线包室温（25）工作寿命大于22年3只02年批（良品）寿命试验结果以10法则粗略推算，试验样品线包室温（25）工作寿命大于22年总结论：继电器失效分析总结总结论：继电器失效分析总结失效分析经典案例失效分析经典案例中国赛宝实验室?建议淘汰在用的LEACH 99年批次的继电器建议淘汰在用的LEACH 99年批次的继电器?通过继电器外壳温度监测，判断继电器退化通过继电器外壳温度监测，判断继电器退化?建议对LEACH 02年批次的样品作批次评价建议对LEACH 02年批次的样品作批次评价确定是否采用02年批产品作为替换品确定是否采用02年批产品作为替换品?采用采用CA技术

26、评价采购批的可靠性控制措施：技术评价采购批的可靠性控制措施：失效分析经典案例失效分析经典案例中国赛宝实验室2 静电与闩锁失效案例?ESD静电放电损伤失效静电放电损伤失效?闩锁效应失效闩锁效应失效中国赛宝实验室ESD静电放电损伤失效静电放电损伤失效失效分析经典案例失效分析经典案例静电与闩锁失效案例中国赛宝实验室静电(Electrostatic，static electricity):静电(Electrostatic，static electricity):静电就是静止不动的电荷。它一般存在于物体的表面。是正负电荷在局部范围内失去平衡的结果。静电是通过电子或离子转移而形成的。静电可由物质的接触和分

27、离、静电感应、介质极化和带电微粒的附着等物理过程而产生。静电就是静止不动的电荷。它一般存在于物体的表面。是正负电荷在局部范围内失去平衡的结果。静电是通过电子或离子转移而形成的。静电可由物质的接触和分离、静电感应、介质极化和带电微粒的附着等物理过程而产生。静电放电（Electrostatic Discharge，ESD）:静电放电（Electrostatic Discharge，ESD）:处于不同静电电位的两个物体间的静电电荷的转移就是静电放电。这种转移的方式有多种，如接触放电、空气放电。一般来说，静电只有在发生静电放电时，才会对元器件造成伤害和损伤。如人体带电时只有接触金属物体、或与他人握手时

28、才会有电击的感觉。处于不同静电电位的两个物体间的静电电荷的转移就是静电放电。这种转移的方式有多种，如接触放电、空气放电。一般来说，静电只有在发生静电放电时，才会对元器件造成伤害和损伤。如人体带电时只有接触金属物体、或与他人握手时才会有电击的感觉。失效分析经典案例失效分析经典案例静电与闩锁失效案例ESDESD静电放电损伤失效静电放电损伤失效中国赛宝实验室?对于微电子器件而言，通常有三种放电模式，可以用三种模型来描述，即带电人体的静电放电模型（HBM）、带电机器的静电放电模型（MM）、充电器件的静电放电模型（CDM）。常用的是人体模型（HBM），放电时间RbCb和总能量E=CbV02/2是主要参数

29、，它决定了放电功率。?栅极接地的nMOS晶体管的典型IV击穿特性ESD作用时间小于10s时遵守Wunsch-Bell关系?HBMESD失效电压与二次击穿的脉冲电流的关系为：Vfail=1500It2fttI2静电放电模型静电放电模型失效分析经典案例失效分析经典案例静电与闩锁失效案例中国赛宝实验室 (a)HBM 电路 (b)HBM 负载短路波形 R1=10 6 ohms to 10 7 ohms C1=100 picofarads 10 percent(Insulation resistance 10 12 ohms minimum)R2=1,500 ohms 1 percent S1=High

30、 voltage relay(Bounceless,mercury wetted,or equivalent)S2=Normally closed switch(Open during discharge pulse and capacitance measurement)Tri(rise time)-Less than 10 nanoseconds.Tdi(delay time)-150 20 nanoseconds.Ip(peak current)-Within 10 percent of the Ip value shown in table II for the voltage ste

31、p selected.Ir(ringing)-The decay shall be smooth,with ringing,break points,double time constants ordiscontinuities less than 15 percent Ip maximum,but not observable 100 nanoseconds after start of the pulse.图 3.1 HBM 模型的电路及波形 ESD人体模型特征人体模型特征失效分析经典案例失效分析经典案例静电与闩锁失效案例中国赛宝实验室静电损害的形式静电损害的形式?力学作用力学作用吸引或排

32、斥静电吸附灰尘，降低元器件绝缘电阻（缩短寿命）。吸引或排斥静电吸附灰尘，降低元器件绝缘电阻（缩短寿命）。?电学作用电学作用静电电位静电放电（静电电位静电放电（ESD）破坏，造成电子元器件失效或功能退化。）破坏，造成电子元器件失效或功能退化。?电磁作用电磁作用静电放电产生的电磁场幅度很大（达几百伏静电放电产生的电磁场幅度很大（达几百伏/米）频谱极宽（从几十兆到几千兆），对电子产器造成干扰甚至损坏（电磁干扰）米）频谱极宽（从几十兆到几千兆），对电子产器造成干扰甚至损坏（电磁干扰）失效分析经典案例失效分析经典案例静电与闩锁失效案例中国赛宝实验室电弧注入的电荷/电流产生以下损坏和故障：电弧注入的电荷/

33、电流产生以下损坏和故障：?穿透元器件内部薄的绝缘层，损毁MOSFET和CMOS元器件的栅极，常见；?CMOS器件中的触发器锁死，常见；?反偏的PN结短路，也就是PN结反向击穿，常见；?正向偏置的PN结短路，较少见；?熔化有源器件内部的连接（键合）线或铝（金属化）线，较少发生。?ESD会通过各种各样的耦合途径找到设备的薄弱点!薄弱点!失效分析经典案例失效分析经典案例静电与闩锁失效案例ESD损伤途径ESD损伤途径中国赛宝实验室在ESD事件中，器件工作在维持方式时，维持电压Vsp主要由寄生横向npn晶体管的特性和它自热的情况所决定。在大电流情况下，器件将会发生二次击穿，这是一个由于电流集中在某一局部

34、引起器件失效的正反馈过程。诱发二次击穿所需要的电流（It2）决定了HMB-ESD失效的阈值。工作电压Vsp工作电压Vsp击穿电压Vt1击穿电压Vt1静电放电静电放电保护保护机理机理失效分析经典案例失效分析经典案例静电与闩锁失效案例Vt1、It1是保护网络的特性；静电放电时：I静电放电V静电电压/1500It1 则保护网络不出现（Vt1、It1）的转折点保护网络失去保护内部输入受静电电压作用而损伤。中国赛宝实验室整机装配工艺中，补焊烙铁接地线开路，烙铁带电，引起芯片击穿失效。失效分析经典案例失效分析经典案例静电与闩锁失效案例单片机静电放电击穿中国赛宝实验室单片机静电放电击穿失效分析经典案例失效分

35、析经典案例静电与闩锁失效案例中国赛宝实验室失效分析经典案例失效分析经典案例静电与闩锁失效案例射频、微波器件静电极敏感器件，对环境的静电要求高。静电极敏感器件，对环境的静电要求高。中国赛宝实验室失效分析经典案例失效分析经典案例静电与闩锁失效案例射频、微波器件中国赛宝实验室失效分析经典案例失效分析经典案例静电与闩锁失效案例射频、微波器件中国赛宝实验室高温烘烤后样品高温烘烤后样品I-V曲线跟未烘烤前无变化，仍为漏电，这说明样品的漏电不是由于离子导电所致。曲线跟未烘烤前无变化，仍为漏电，这说明样品的漏电不是由于离子导电所致。失效分析经典案例失效分析经典案例静电与闩锁失效案例发光管静电损伤中国赛宝实验室

36、失效分析经典案例失效分析经典案例静电与闩锁失效案例发光管静电损伤发光管静电损伤从芯片开封来看，不管是机械开封还是化学开封样品，其芯片表面都有明显的击穿点，同时击穿点具有静电击穿的特征从芯片开封来看，不管是机械开封还是化学开封样品，其芯片表面都有明显的击穿点，同时击穿点具有静电击穿的特征中国赛宝实验室失效分析经典案例失效分析经典案例发光失效案例发光管常见失效发光管常见失效电连接不良电连接不良中国赛宝实验室失效分析经典案例失效分析经典案例发光失效案例发光管常见失效发光管常见失效中国赛宝实验室失效分析经典案例失效分析经典案例发光失效案例发光管常见失效发光管常见失效封装材料与芯片间的裂缝封装材料与芯片

37、间的裂缝芯片环氧树脂状封装材料中国赛宝实验室失效分析经典案例失效分析经典案例发光失效案例发光管常见失效发光管常见失效表面表面SEM荷电，表面胶多，电连接不良表面荷电，表面胶多，电连接不良表面SEM不荷电，银颗粒均为，电连接好不荷电，银颗粒均为，电连接好中国赛宝实验室失效分析经典案例失效分析经典案例发光失效案例发光管常见失效发光管常见失效外键合无合金外键合无合金中国赛宝实验室失效分析经典案例失效分析经典案例发光失效案例发光管常见失效发光管常见失效中国赛宝实验室失效分析经典案例失效分析经典案例发光失效案例发光管常见失效发光管常见失效中国赛宝实验室失效分析经典案例失效分析经典案例发光失效案例发光管常

38、见失效发光管常见失效中国赛宝实验室失效分析经典案例失效分析经典案例发光失效案例发光管常见失效发光管常见失效中国赛宝实验室失效分析经典案例失效分析经典案例发光失效案例发光管常见失效发光管常见失效中国赛宝实验室85.1498.12SnL03.7200.58O K11.1401.30C KAt%Wt%Element失效分析经典案例失效分析经典案例发光失效案例发光管常见失效发光管常见失效中国赛宝实验室失效分析经典案例失效分析经典案例发光失效案例发光管常见失效发光管常见失效金属化附着问题金属化附着问题中国赛宝实验室失效分析经典案例失效分析经典案例发光失效案例发光管常见失效发光管常见失效（1）发光管为静电

39、敏感静电损伤（）发光管为静电敏感静电损伤（2）封装材料为透明材料，不填充与座、芯片的热系数匹配差易拉（剪）损伤（）封装材料为透明材料，不填充与座、芯片的热系数匹配差易拉（剪）损伤（3）通常采用导电胶粘结脱层电连接不良通常采用导电胶粘结脱层电连接不良（4）白光：）白光：采用荧光粉采用荧光粉腐蚀而开路、漏电（腐蚀而开路、漏电（5）封装水平：参差不齐，封装缺陷多（）封装水平：参差不齐，封装缺陷多（6）蓝光芯片金属化附着问题（）蓝光芯片金属化附着问题（7）框架镀层质量引起键合不良（）框架镀层质量引起键合不良（7）PCB问题（问题（8）功率密度大在问题（）功率密度大在问题（9）驱动电路的问题）驱动电路的

40、问题中国赛宝实验室失效分析经典案例失效分析经典案例光耦失效光耦失效中国赛宝实验室失效分析经典案例失效分析经典案例光耦失效光耦失效中国赛宝实验室失效分析经典案例失效分析经典案例光耦失效光耦失效正常异常（常温）异常（高温）正常异常（常温）异常（高温）中国赛宝实验室中国赛宝实验室中国赛宝实验室失效分析经典案例失效分析经典案例光耦失效光耦失效（1）光耦由发光管好光敏管（二极管、三极管、可控硅等）组成；（）光耦由发光管好光敏管（二极管、三极管、可控硅等）组成；（2）服从发光管、二、三极管、可控硅的分析（）服从发光管、二、三极管、可控硅的分析（3）特殊性：）特殊性：封装封装确保光通道确保光通道道光材料为第

41、一次封装，熟料第二次封装第一次封装与第二次封装之间引入机械损伤常见失效是电连接不良。（道光材料为第一次封装，熟料第二次封装第一次封装与第二次封装之间引入机械损伤常见失效是电连接不良。（4）高压光敏管还有高反压管的常见失效）高压光敏管还有高反压管的常见失效漏电与电压击穿问题（漏电与电压击穿问题（5）封装）封装水平参差不齐水平参差不齐中国赛宝实验室失效分析经典案例失效分析经典案例光耦失效光耦失效外部机械应力外部机械应力中国赛宝实验室失效分析经典案例失效分析经典案例静电与闩锁失效案例微波器件、射频、IC中国赛宝实验室良品人体模型小于1000V的ESD失效分析经典案例失效分析经典案例静电与闩锁失效案例

42、VDMOS、IGBT中国赛宝实验室ESD损害的特点损害的特点?(1)隐蔽性（不可视性）隐蔽性（不可视性）?(2)潜在性和累积性潜在性和累积性?(3)随机性随机性?(4)复杂性复杂性2kV20V失效分析经典案例失效分析经典案例静电与闩锁失效案例中国赛宝实验室大电压、短时间大电压、短时间（静电敏感器件）（静电敏感器件）小尺寸，喷射，飞弧，表层变形。小尺寸，喷射，飞弧，表层变形。下层击穿，表层变形用光学显微镜观察颜色变化，电镜无效；击穿发生在表层，面积小，用电镜观察，光学显微镜无效；静电放电台放电试验，对比试验样品所发生的位置，和击穿点的形貌特征，以进一步分辨失效样品是静电击穿还是脉冲（浪涌）电压击

43、穿。下层击穿，表层变形用光学显微镜观察颜色变化，电镜无效；击穿发生在表层，面积小，用电镜观察，光学显微镜无效；静电放电台放电试验，对比试验样品所发生的位置，和击穿点的形貌特征，以进一步分辨失效样品是静电击穿还是脉冲（浪涌）电压击穿。失效分析经典案例失效分析经典案例静电与闩锁失效案例静电击穿的失效特征静电击穿的失效特征中国赛宝实验室静电失效的特点（静电失效的特点（1）静电敏感器件（）静电敏感器件（2）首次（整机和器件）测试失效（）首次（整机和器件）测试失效（3）小尺寸，喷射，飞弧静电失效判断的盲点（）小尺寸，喷射，飞弧静电失效判断的盲点（1）使用或试验过程失效：静电损伤后，样品功能仍然正常，经过

44、电压应力的作用后，损伤点逐步扩大，产生漏电、甚至短路，最后形成影响功能、参数。这种状态雷同于缺陷引起的漏电失效。解决途径：良品）使用或试验过程失效：静电损伤后，样品功能仍然正常，经过电压应力的作用后，损伤点逐步扩大，产生漏电、甚至短路，最后形成影响功能、参数。这种状态雷同于缺陷引起的漏电失效。解决途径：良品ESD评价、环境静电控制情况评价，评估受到静电损伤的可能性；击穿点发生的位置评价、环境静电控制情况评价，评估受到静电损伤的可能性；击穿点发生的位置是否发生在与外引脚直接电气连接的部位，等。（是否发生在与外引脚直接电气连接的部位，等。（2）静电与浪涌（窄脉冲）电压击穿静电击穿与窄电压脉冲没有本

45、质的差别，但其来源是完全不同，控制方法也完成不同。但静电电压来自环境，脉冲电压来自电路。因此，应从应用电路入手，确认或排除脉冲电压的来源，并结合）静电与浪涌（窄脉冲）电压击穿静电击穿与窄电压脉冲没有本质的差别，但其来源是完全不同，控制方法也完成不同。但静电电压来自环境，脉冲电压来自电路。因此，应从应用电路入手，确认或排除脉冲电压的来源，并结合“（1）”进一步确认。进一步确认。失效分析经典案例失效分析经典案例静电与闩锁失效案例静电失效判断特点和盲点静电失效判断特点和盲点中国赛宝实验室闩锁效应失效闩锁效应失效集成电路失效的常见机理集成电路失效的常见机理失效分析经典案例失效分析经典案例静电与闩锁失效

46、案例中国赛宝实验室所谓闩锁（latch-up）CMOS电路中固有的寄生可控硅结构被触发导通，在电源和地之间形成低阻大电流通路的现象。所谓闩锁（latch-up）CMOS电路中固有的寄生可控硅结构被触发导通，在电源和地之间形成低阻大电流通路的现象。失效分析经典案例失效分析经典案例静电与闩锁失效案例中国赛宝实验室?寄生晶闸管原理图CMOS电路闩锁原理失效分析经典案例失效分析经典案例静电与闩锁失效案例中国赛宝实验室失效分析经典案例失效分析经典案例静电与闩锁失效案例CMOS电路闩锁诱发条件就是可靠性触发导通的条件：1 阳极阴极之间诱发就是可靠性触发导通的条件：1 阳极阴极之间诱发?电源过电压电源过电压

47、超过IC电源的耐压（波动电压、脉冲电压）；超过IC电源的耐压（波动电压、脉冲电压）；?输入、输出端过电压，超过端口的耐压；输入、输出端过电压，超过端口的耐压；?输入、输出端高于电源正端电压；输入、输出端高于电源正端电压；?输入、输出端低于电源负端电压；2 触发端诱发输入、输出端低于电源负端电压；2 触发端诱发?射线和高能离子诱生内部载流子，内部触发Latchup。射线和高能离子诱生内部载流子，内部触发Latchup。中国赛宝实验室失效分析经典案例失效分析经典案例静电与闩锁失效案例CMOS电路闩锁特征?IC中有很多很多n沟、p沟IC中有很多很多n沟、p沟“推挽对管推挽对管”基本的电路单元，每个基

48、本的电路单元，每个“推挽对管推挽对管”均有可控硅寄生结构；均有可控硅寄生结构；?每个寄生可控硅都是非理想的可控硅每个寄生可控硅都是非理想的可控硅难触发导通，导通电压大，维持电流大等等（与可控硅产品相比）难触发导通，导通电压大，维持电流大等等（与可控硅产品相比）?Latchup被诱发，Latchup被诱发，“推挽对管推挽对管”失去本来作用，变为性能较差的可控硅，这时IC功能失效；失去本来作用，变为性能较差的可控硅，这时IC功能失效；?一个一个“推挽对管推挽对管”被触发Latchup，由于电流在体电阻中的压降，可能触发邻近被触发Latchup，由于电流在体电阻中的压降，可能触发邻近“推挽对管推挽对

49、管”被触发Latchup，从而，发生大面积的Latchup。被触发Latchup，从而，发生大面积的Latchup。一个性能较差的可控硅所提供的电流并不大，但很多很多个这种电流汇集到IC的电源端一个性能较差的可控硅所提供的电流并不大，但很多很多个这种电流汇集到IC的电源端中国赛宝实验室失效分析经典案例失效分析经典案例静电与闩锁失效案例CMOS电路闩锁特征CMOSCMOS集成电路发生Latchup后的典型特征集成电路发生Latchup后的典型特征保护网络通常有电压击穿现象；电路单元通常没有烧毁特征；电源供电回路出现大电流特征；保护网络通常有电压击穿现象；电路单元通常没有烧毁特征；电源供电回路出现

50、大电流特征；?此电流可以引起IC烧毁（失效）；也可能未导致IC烧毁则IC停止供电后，下次开机又能正常使用。?Latchup通常有损伤，多次发生Latchup，最终IC将失效。不稳定失效的一种。不稳定失效的一种。中国赛宝实验室手机用复位开关 失效分析经典案例失效分析经典案例静电与闩锁失效案例中国赛宝实验室闩锁例2驱动IC（SN74AHCT16245DGG）失效分析经典案例失效分析经典案例静电与闩锁失效案例中国赛宝实验室模拟失效闩锁例3使用失效：Vcc地之间过流模拟失效：端口大电流Vcc金属化铝无过流使用失效失效分析经典案例失效分析经典案例静电与闩锁失效案例中国赛宝实验室使用失效：端口保护网络击穿