电子元器件失效分析必须遵循的基本步骤

Jacktang

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对电子元器件失效机理及原因的诊断过程叫失效分析。进行失效分析往往需要进行电测量并采用先进的物理、冶金及化学的分析手段。失效分析的任务是确定失效模式和失效机理，提出纠正措施，防止重复出现。因此，失效分析的主要内容包括：明确分析对象、确定失效模式、判断失效原因、研究失效机理、提出预防措施（包括设计改进)。

1 明确分析对象
      
失效分析首先是要明确分析对象及失效发生的背景。失效分析人员应该了解失效发生时的状况，确定失效发生在设计，生产，检测，储存，传送或使用的哪个阶段，了解失效发生时的现象及失效发生前后的操作过程。在条件许可的情况下，尽可能的复现失效。

2 确定失效模式
      
失效的表面现象或失效的表现形式就是失效模式。失效模式的确定通赏采用两种方法，即电学测试和显微镜现察。根据测试、观察到的现象与效应进行初步分析，确定出现这些现象的可能原因，或者与失效样品的哪一部分有关；同时通过立体显微镜检查失效样品的外观标志是否完整，是否存在机械损伤，是否有腐蚀痕迹等；通过电特性测试，判断其电参数是否与原始数据相符，分析失效现象可能与失效样品中的哪一部分有关；利用镜像显微镜和扫描电子显微镜等设备观察失效部位的形状，大小，位置，颜色，机械和物理结构，物理特性等，准确的描述失效特征模式。失效模式可以定位到电（如直流特性、漏电）或物理（如裂纹、侵蚀）失效特征，根据失效发生时的条件（如老化、静电放电、环境），结合经验知识，区分失效位置，减少诊断失效机理要求的工作量。

3 判断失效原因
        
根据失效模式，失效元器件的材料性质、制造工艺理论和经验，结合观察到的相应失效部位的形状、大小、位置、颜色以及化学组成、物理结构、物理特性等因素，参照失效发生的阶段、失效发生时的应力条件和环境条件，提出可能的导致失效的原因。失效可能由一系列的原因造成，如设计缺陷，材料质量问题，制造过程问题、运输或储藏条件不当，在操作时的过载等，而大多数的失效包括一系列串行发生的事件。对一个复杂的失效，需要根据失效元器件和失效模式列出所有可能导致失效的原因，确定正确的分析次序，并且指出哪里需要附加的数据来支撑某个潜在性因素。失效分析时根据不同的可能性，逐个分折，最终发现问题的根源。

4 研究失效机理
      
对于失效机理的研究是非常重要的，需要更多的技术支撑。

在确定失效机理时，需要选用有关的分析、试验和观测设备对失效样品进行仔细分析，验证失效原因的判断是否属实，并且能把整个失效的顺序与原始的症状对照起来，有时需要用合格的同种元器件进行类似的破坏实验，观察是否产生相似的失效现象。通过反复验证，确定真实的失效原因，以电子元器件失效机理的相关理论为指导。对失效模式、失效原因进行理论推理，并结合材枓性质、有关设计和工艺理论及经验，提出在可能的失效条件下导致该失效模式产生的内在原因或具体物理化学过程。如存可能,更应以分子、原了学观点加以阐明或解释。

5 提出预防措施及设计改进方法
        
根据分析判断。提出消除产生失效的办法和建议，及时地反馈到设计、工艺、使用单位等各个方面，以便控制乃至完全消除失效的主要模式的出现。

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电子元器件失效分析必须遵循的基本步骤