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電子元件的門類繁多，從普通的電阻、電容、電感通用元件、機電元件、光電器件、半導體分立器件、微波器件及組件、電真空器件，直到大規模集成電路等， 其中只要有一個電子元件失效，整個電子設備或系統就不能正常工作，甚至導致災難性的安全事故。而要確保每個電子元件的可靠性絕非易事，涉及到材料、工藝和應用的各個眾多復雜的環節。

失效分析是指利用電學、物理、化學等技術手段對失效品進行分析，探究和查明失效機理和失效原因。

由于電子元件研制涉及到設計、工藝和材料選擇等很多要素和復雜過程，其失效又與應用場景密切相關，不同的應用場景又涉及到包括電應力、機械、化學和氣候環境應力等各種導致失效的要素。因此，失效分析需要聲、光、電、熱、物理和化學等各種高技術手段的綜合運用，需要對產品和應用的了解，還需要有豐富的經驗能夠對各種證據之間的邏輯關系進行分析。

電子元件失效分析技術簡介

1、外觀檢查技術

外觀檢查是失效分析的開始，一般都是無損的，主要是對失效電子元件或模塊的外部外觀、失效周邊的微環境，以及開封后內部電路和模塊的外觀的檢查，目的是發現失效的現場或區域，以及導致失效的線索和直接證據，具體包括機械損傷、腐蝕、污染氧化、熱電燒毀、密封與端子異常和標識等。傳統的檢查技術一般都是通過放大鏡或立體顯微鏡和金相顯微鏡目測或檢查，通常可以實現幾十到上千倍的放大倍數。

2、電性能分析技術

電性能分析技術是指在各種溫度條件和頻率條件下的阻容感抗測試、半導體和集成電路的端口測試等，測試分析電子元件參數變化、異常節點和端口，為失效定位或分析方向提供依據。可分析出連接性失效、電參數失效和功能失效三種失效模式。其中，連接性失效多由靜電放電（ESD）和過點應力（EOS）引起；電參數失效主要表現形式有電參數值超出規定范圍或者參數不穩定，而對功能失效的分析主要用于集成電路。

3、顯微形貌技術

現代顯微分析技術是失效分析最為核心的技術手段。主要是利用先進的掃描電子顯微鏡（SEM）、透射電鏡（TEM）和原子力顯微鏡（AFM）技術分析失效點或疑似失效部位的微觀結構和金相組織及其在應力條件下的演變、研究失效機理。如圖4所示，利用SEM對TSV進行失效分析，發現三個失效品分別出現空洞、裂紋、填充缺失缺陷。

4、無損結構分析技術

以X射線透視技術和聲學掃描顯微鏡（SAT）為代表的結構無損分析技術，用以檢測元器件的封裝情況，如氣泡、邦定線異常、晶粒尺寸、支架方向等。它可以分析板級的大樣品，分辨率達到納米級，對于高密度封裝的電子元件內部結構缺陷分析定位是一種非常有力而方便的技術手段。如圖5所示，利用X射線對TSV進行掃描后經三維模型重建后發現，失效品存在明顯缺陷。

5、開封制樣技術

開封主要用于暴露封裝體內部芯片，以便于觀察芯片表面的形貌結構和進一步開展電測試。激光開封技術和先進的微波等離子體（MIP）開封技術很好地解決了復雜芯片封裝的開封制樣問題。

切片主要用于制作電子元件封裝的關鍵截面，便于觀察分析結構缺陷或互聯界面的結構形貌。先進的雙束聚焦離子束（FIB）利用高能離子束在可疑失效部位做微米級的切割修飾或制作切片，現已廣泛地應用于集成電路的失效分析制樣。以3D封裝里硅通孔TSV為例，圖6展示了FIB在失效分析中的作用。

6、微區成分分析技術

由于污染氧化、腐蝕、遷移、工藝和環境導致的電子元件或芯片表面或微區產生化學成分的變化，而導致失效的案例比比皆是，因此微區成分的原位分析就非常重要。除了與掃描電子顯微鏡（SEM）配合使用的能譜分析（EDS）以外，還有很多高靈敏度的分析技術也達到了普遍的應用，包括光電子能譜（XPS）、俄歇電子能譜（AES）、二次離子質譜（SIMS）和傅立葉紅外光譜（FTIR）等。

7、其他物理分析技術

利用電子元件特別是芯片內部缺陷在工作或非工作狀態下產生光或熱效應的原理來進行失效定位的物理分析技術這些年來發展迅速。例如，利用激光束掃描芯片電路產生電阻變化的差異來進行失效定位的光束感生電阻變化；利用電子束掃描芯片表面產生的電壓襯度像來臨偵測開路或短路的失效部位；利用紅外探頭掃描工作狀態下樣品表面的熱輻射，并將其轉換成溫度分布的顯微紅外熱像技術，根據異常點的溫度變化來做失效定位等等。

第三方電子元件失效分析檢測機構

優科檢測是專業第三方電子元件失效分析檢測機構，可提供覆蓋被動元件、分立器件和集成電路在內的電子元器件 DPA、FA 失效分析服務，可利用電學、物理和化學等各種分析技術手段，確認電子元器件的失效原因，并提出改進設計和制造工藝的建議，防止失效的重復出現，提高元器件可靠性。