1、电子封装与测试,1-12周，周三第4讲，西7312 主讲：余洪滔 Email： 办公室：西5-414,2,微电子器件的失效及其机理,器件在试制、生产、试验、运输、储存和使用过程中均会发生失效，与设计、材料、制造和使用条件密切相关 失效机理定义：引起器件失效的物理或化学过程，通常是指由于（材料、结构和工艺）设计或制造中形成的潜在缺陷在某种应力下发生失效的机理,失效机理是导致器件失效在材料、结构缺陷及其热学、电学、力学、冶金学、化学等方面的本质,开路,短路,其他,3,4,失效模式与失效机理的对应关系,5,微电子封装的失效及其可靠性,可靠性：给定时间内器件正常工作的概率 可靠性关注：制造或使用过程中
2、由热、机械、物化环境造成的失效 电子系统的复杂性：多层薄基板、窄引线、微焊接、微米尺寸组件数量增多 使用环境苛刻：极端温度、耐潮、耐腐蚀和防电磁辐射 产品的失效机制：热机械：疲劳、蠕变；化学：腐蚀、应力侵蚀；物理：扩散、分层、电迁移,6,失效分布和“浴盆式”曲线,失效率随时间分布曲线,早期失效：与材料/工艺缺陷有关，用热老化筛除本征失效：应力作用下的随即失效，包括腐蚀/杂质扩散/晶体枝状生长/热电迁移/循环疲劳等，减小此阶段的失效是首要目标老化失效：寿命期内正常使用逐渐产生的失效，通过预防措施来减小。失效类型：功能性失效、退化，短/开路。,7,8,9,10,11,12,13,影响封装器件失效的
3、因素,封装器件 设计：材料设计、结构设计、工艺设计 工艺：划片-粘片-引线压焊-注塑-引脚成型-镀层-打标 应用：储存环境、运输条件、SMT组装、外加负载、使用环境 封装失效 在温度变化和其他物理应力（如振动、冲击和加速度）在两种不同材料的界面产生应力会使芯片/引线断裂或开路 模塑料中的杂质（K、Na、Cl等）、湿气、热膨胀和模塑料收缩，都会产生腐蚀效应、性能不良和芯片/引线断裂,14,15,16,17,白斑、紫斑（P22）,（P22）,18,19,20,21,22,微电子封装失效分析技术,IC失效分析概述（Overeview of IC Failure Analysis-FA),FA的目的：
4、借助各种分析技术确认器件的失效，分辨其失效模式，确定其失效机理和原因，提出改进设计和制造工艺的建议，防止失效的重复出现，提高器件的可靠性。,23,24,微电子封装失效分析手段,物理结构分析 光学显微镜（OM）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、扫描探针显微镜（SPM）元素分析技术 X射线能量色散谱（EDX）、X射线荧光光谱（XRF）、X射线光电子能谱（XPS）、俄歇电子能谱（AES）、二次离子质谱（SIMS）,SEM,25,失效案例-引线键合断裂,26,失效案例-芯片与基板焊接不良,27,思考题,失效机理定义和FA的目的 失效分布和“浴盆式”曲线 划片、芯片粘接和引线键合容易导致何种失效模式 提高产品可靠性必须作到哪两条？以及影响半导体器件可靠性的外界菏载有哪些？ 半导体器件-封装/芯片的失效机理，半导体器件-封装的失效机理 微电子失效分析的程序,Thank you for your attentions,
