【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 階段。失效分折可糾正設(shè)計(jì)和研制中的錯(cuò)誤，縮短研制周期；在電子器件的生產(chǎn)，測(cè)試和試用階段，失效分析可找出電子元器件的失效原因和引起電子元件失效的責(zé)任方。根據(jù)失效分析結(jié)果。元器件生產(chǎn)廠改進(jìn)器件的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)工藝。元器件使用方改進(jìn)電路板設(shè)汁。改進(jìn)元器件和整機(jī)的測(cè)試，試驗(yàn)條件及程序，甚至以此更換不合格的元器件供貨商。因而。，生產(chǎn)階段到使用階段的各個(gè)環(huán)節(jié)，通過(guò)分析工藝廢次品，早期失效，實(shí)驗(yàn)失效及現(xiàn)場(chǎng)失效的失效產(chǎn)品明確失效模式、分折失效機(jī)理，最終找出失效原因，因此元器件的使用方在元器件的選擇、整機(jī)計(jì)劃等方面，元器件生產(chǎn)方在產(chǎn)品的可靠性方案設(shè)計(jì)過(guò)程，都必須參考失效分折的結(jié)果。通過(guò)失效分折，可鑒別失效模式，弄清失效機(jī)理，提出改進(jìn)措施，并反饋到使用、生產(chǎn)中，將提高元器件和設(shè)備的可靠性。對(duì)電子元器件失效機(jī)理，原因的診斷過(guò)程叫失效分析。進(jìn)行失效分析往往需要進(jìn)行電測(cè)量并采用先進(jìn)的物理、冶金及化學(xué)的分析手段。 施，防止這種失效模式和失效機(jī)理的重復(fù)出現(xiàn)。因此，失效分析的主要內(nèi)容包括：明確分析對(duì)象。確定失效模式，判斷失效原因，研究失效機(jī)理，提出預(yù)防措施（包括設(shè)計(jì)改進(jìn))。 明確分析對(duì)象失效分析首先是要明確分析對(duì)象及失效發(fā)生的背景。，生產(chǎn)，檢測(cè)，儲(chǔ)存，傳送或使用哪個(gè)階段發(fā)生的失效，如有可能，要知道失效發(fā)生時(shí)的現(xiàn)象以及失效發(fā)生前后的操作過(guò)程。 確定失效模式失效的表面現(xiàn)象或失效的表現(xiàn)形式就是失效模式。失效模式的確定通賞采用兩種方法，即電學(xué)測(cè)試和顯微鏡現(xiàn)察。根據(jù)測(cè)試、觀察到的現(xiàn)象與效應(yīng)進(jìn)行初步分析，確定出現(xiàn)這些現(xiàn)象的可能原因，或者與失效樣品的哪一部分有關(guān)；同時(shí)通過(guò)立體顯微鏡檢查，觀察失效樣品的外觀標(biāo)志是否完整，是否存在機(jī)械損傷，是否有腐蝕痕跡等；通過(guò)電特性試，；利用金相顯微鏡和掃描電子顯微鏡等設(shè)備觀察失效部位的形狀，大小，位置，顏色，機(jī)械和物理結(jié)構(gòu)，物理特性等，準(zhǔn)確的描述失效特征模式。失效模式可以定位到電（如直流特性、漏電）或物理（如裂紋、侵蝕）失效特征，根據(jù)失效發(fā)生時(shí)的條件（如老化、靜電放電、環(huán)境），結(jié)合先驗(yàn)知識(shí)。 判斷失效原因根據(jù)失效模式，失效元器件的材料性質(zhì)、制造工藝?yán)碚摵徒?jīng)驗(yàn)，結(jié)合觀察到的相應(yīng)失效部位的形狀、大小、位置、顏色以及化學(xué)組成、物理結(jié)構(gòu)、物理特性等因素，參照失效發(fā)生的階段、失效發(fā)生時(shí)的應(yīng)力條件和環(huán)境條件，提出可能的導(dǎo)致失效的原因。失效可能由一系列的原因造成，如設(shè)計(jì)缺陷，材料質(zhì)量問(wèn)題，制造過(guò)程問(wèn)題、運(yùn)輸或儲(chǔ)藏條件不當(dāng)，在操作時(shí)的過(guò)載等，而大多數(shù)的失效包括一系列串行發(fā)生的事件。對(duì)一個(gè)復(fù)雜的失效，需要根據(jù)失效元器件和失效模式列出所有可能導(dǎo)致失效的原因，確定正確的分析次序，并且指出哪里需要附加的數(shù)據(jù)來(lái)支撐某個(gè)潛在性因素。失效分析時(shí)根據(jù)不同的可能性，逐個(gè)分折，最終發(fā)現(xiàn)問(wèn)題的根源。 研究失效機(jī)理對(duì)于失效機(jī)理的研究是非常重要的，需要更多的技術(shù)支撐。在確定失效機(jī)理時(shí)，需要選用有關(guān)的分析、試驗(yàn)和觀測(cè)設(shè)備對(duì)失效樣品進(jìn)行仔細(xì)分析，驗(yàn)證失效原因的判斷是否屬實(shí)，并且能把整個(gè)失效的順序與原始的癥狀對(duì)照起來(lái)，有時(shí)需要用合格的同種元器件進(jìn)行類似的破壞實(shí)驗(yàn)，觀察是否產(chǎn)生相似的失效現(xiàn)象。通過(guò)反復(fù)驗(yàn)證，確定真實(shí)的失效原因，以電子元器件失效機(jī)理的相關(guān)理論為指導(dǎo)。對(duì)失效模式、失效原因進(jìn)行理論推理，并結(jié)合材枓性質(zhì)、有關(guān)設(shè) 計(jì)和工藝?yán)碚摷敖?jīng)驗(yàn)，提出在可能的失效條件下導(dǎo)致該失效模式產(chǎn)生的內(nèi)在原因或具體物理化學(xué)過(guò)程。如存可能, 更應(yīng)以分子、原了學(xué)觀點(diǎn)加以闡明或解釋。根據(jù)分析判斷。提出消除產(chǎn)生失效的辦法和建議，及時(shí)地反饋到設(shè)計(jì)、工藝、使用單位等各個(gè)方面，以便控制乃至完全消除失效的主要失效模式的出現(xiàn)。失效分析要求、復(fù)雜化和系統(tǒng)化，而其功能卻越來(lái)越強(qiáng)大，集成度越來(lái)越高，體積越來(lái)越小。隨著科技的發(fā)展各種新材料、新器件也不斷出現(xiàn)，對(duì)失效分析的要求也越來(lái)越高；用于失效分析的新技術(shù)，新方法和新設(shè)備也越來(lái)越多。但在實(shí)際的失效分析過(guò)程中，遇到的樣品多種多樣，失效情況也各不相同。因此，根據(jù)失效分析的目的與實(shí)際，選擇合適的分析技術(shù)與方法，從大到小，從外到內(nèi)，從非破壞到破壞，從定性到定量，使失效分析迅速、準(zhǔn)確、可靠。電子元器件失效分析的就是要做到模式準(zhǔn)確、原因明確、機(jī)理清楚、措施得力、模擬再現(xiàn)、舉一反三。 模式準(zhǔn)確如前所述，失效模式是指失效的外在直觀失效表現(xiàn)形式和過(guò)程規(guī)律，通常指測(cè)試或觀察到的失效現(xiàn)象、失效形式。如開路、短路、參數(shù)漂移、功能失效等。模式準(zhǔn)確，就是要將失效的性質(zhì)和類型判斷準(zhǔn)確。失效模式的判斷應(yīng)首先從失效環(huán)境的分析入手，細(xì)心收集失效現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)。失效現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)反映了失效的外部環(huán)境，對(duì)確定失效的責(zé)任方有重要意義。有些看來(lái)與現(xiàn)場(chǎng)無(wú)直接關(guān)系的東西可能是決定性的。例如,失效現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)表明，工作人操作無(wú)誤，供電系統(tǒng)正常，而整機(jī)上的器件出現(xiàn)了早期失效，說(shuō)明元器件生產(chǎn)廠應(yīng)對(duì)元器件失效負(fù)責(zé)，應(yīng)負(fù)責(zé)整改，排除工藝缺陷，提高產(chǎn)品可靠性。收集失效現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)主要包括：失效壞境、失效應(yīng)力、失效發(fā)生期、失效現(xiàn)象及過(guò)程和失效樣品在失效前后的電測(cè)量結(jié)果。失效環(huán)境包括：溫度、濕度、電源環(huán)境，元器件在電路圖上的位置、作用，工作條件和偏置狀況。失效應(yīng)力包括：電應(yīng)力、溫度應(yīng)力、機(jī)械應(yīng)力、氣候應(yīng)力和輻射應(yīng)力。如樣品經(jīng)可靠性試驗(yàn)而失效，需了解樣品經(jīng)受實(shí)驗(yàn)的應(yīng)力種類和時(shí)間失效發(fā)生期包括：失效樣品的經(jīng)歷、失效時(shí)間、失效發(fā)生的階段，如研制、生產(chǎn)、測(cè)試、試驗(yàn)、儲(chǔ)存、使用等。原因明確失效原因的判斷通常是整個(gè)失效分析的核心和關(guān)鍵，對(duì)于確39。定失效機(jī)理，提出預(yù)防措施具有總要的意義。失效原因通常是指造成電子元器件失效的直接關(guān)鍵性因素，其判斷建立在失效模式判斷的基礎(chǔ)上。通過(guò)失效原因的分析判斷，確定造成失效的直接關(guān)鍵因素處于設(shè)汁、材料、制造工藝、使用及環(huán)境的哪―環(huán)節(jié)。失效現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)為確定電子元器件的失效原因提供了重要線索。失效可分為早期失效、隨機(jī)尖效和磨損失效。而早期失效主要由工藝缺陷、原材料缺陷、篩選不充分引起。隨機(jī)失效主要由整機(jī)開關(guān)時(shí)的浪涌電流、靜電放電、過(guò)電損傷引起。磨損失效主要由電子元器件自然老化引起。根據(jù)失效發(fā)生期，可估計(jì)失效原因，加快失效分析的進(jìn)度。此外，根據(jù)元器件失效前或失效時(shí)所受的應(yīng)力種類和強(qiáng)度，也可大致推測(cè)失效的原因，加快失效分析的進(jìn)程。如表：然而失效原因的確定是相當(dāng)復(fù)雜的,其復(fù)雜性表現(xiàn)為失效原因具有的一些特點(diǎn)。如原因的必要性、多樣性、相關(guān)性、可變性和偶然性，需要綜合多方面情況及元器件特點(diǎn)進(jìn)行。 機(jī)理清楚失效機(jī)理是指失效的物理、化學(xué)變化過(guò)程。微觀過(guò)程可以追溯到原子、分子尺度和結(jié)構(gòu)的變化，但與此相對(duì)的是它遲早也要表現(xiàn)出一系列宏現(xiàn)（外在的）性能，性質(zhì)變化，如疲勞、腐蝕和過(guò)應(yīng)力等。失效機(jī)理是對(duì)失效的內(nèi)在本質(zhì)、必然性和規(guī)律性的研究，是人們對(duì)失效內(nèi)在本質(zhì)認(rèn)識(shí)的理論提高和升華。它是導(dǎo)致電子元器件發(fā)生失效的物理、化字或機(jī)械損傷過(guò)程。要清楚地判斷元器件失效機(jī)理就必須對(duì)其失效機(jī)理有所了解和掌握。如在集成電路中金屬化互連系統(tǒng)可能存在著電遷移和應(yīng)力遷移失效，這兩種失效的物理機(jī)制是不同的，產(chǎn)生的應(yīng)力條件也是不同的。對(duì)于失效機(jī)理的研究和判斷需要可靠性物理方面的專業(yè)知識(shí)。 措施得力，模擬再現(xiàn)，舉一反三措施得力，模擬再現(xiàn)，舉一反三是建立在前面對(duì)失效模式、失效原因和失效機(jī)理深入分折和準(zhǔn)確把握的基礎(chǔ)上。當(dāng)然制定預(yù)防措施也應(yīng)考慮長(zhǎng)遠(yuǎn)的手段和產(chǎn)品使用問(wèn)題。以及工程上的可行性、經(jīng)濟(jì)性等方面。模擬再現(xiàn)則要分折模擬的可能性和必要性，同時(shí)，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展，計(jì)算機(jī)模擬仿真也成為模擬再現(xiàn)的一個(gè)重要手段。失效分析是一個(gè)復(fù)雜的、制造工程師、使用工程師的密切配合。只有在各個(gè)方面的團(tuán)結(jié)協(xié)作下，才能找到產(chǎn)品失效的真實(shí)原因，準(zhǔn)確判斷其失效機(jī)理，揭示引起產(chǎn)品失效的過(guò)程，起到改進(jìn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)，提高產(chǎn)品固有可靠性和使用可靠性目的。另外，為了得到一個(gè)成功的失效分析結(jié)果，避免犯一些常見的錯(cuò)誤，所有可能涉及失效現(xiàn)象處理的人，都應(yīng)該具備—些處理故障現(xiàn)象的基本知識(shí)。 失效分析應(yīng)遵循先光學(xué)后電學(xué)、先面后點(diǎn)、先靜態(tài)后動(dòng)態(tài)、先非破壞后破壞、先一般后特殊、先公用后專用、先簡(jiǎn)單后復(fù)雜、先主要后次要的基本原則，反復(fù)測(cè)試、認(rèn)真比較。同時(shí)結(jié)合電子元器件結(jié)構(gòu)、工藝特點(diǎn)進(jìn)行分析，避免產(chǎn)生錯(cuò)判、誤判。主要失效模式及其分布電子元器件的種類很多，相應(yīng)的失效模式和失效機(jī)理也很多?？傮w來(lái)說(shuō)，電子元器件的失效主要是在產(chǎn)品的制造，試驗(yàn)，運(yùn)輸，儲(chǔ)存和使用等過(guò)程中發(fā)生的。與原材料、設(shè)計(jì)、制造、使用密切相關(guān)。下圖給出了一些電子元器件現(xiàn)場(chǎng)使用失效模式及其分布的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果：失效機(jī)理是指引起電子元器件失