芯片封装的可靠性试验失效分析

芯片封装的可靠性试验失效分析 

失效的分类 

在电子元器件的失效物理与失效分析中，常用的失效类型有以下几种：

 1．从失效率浴盆曲线区分

    在大量电子元器件的使用及试验中，获得了大量失效率λ(t)(元器件在t时刻尚未失效，在t时刻后的单位时间内发生失效的概率)和时间的关系曲线，因其形状像浴盆故得名为浴盆曲线。如图3-1所示，就是浴盆曲线的图片。早期失效是浴盆曲线的盆边，失效率较高，早期失效的失效因素较简单，有一定的普遍性。不同批次，不同晶体，不同工艺的元器件其早期失效的延续时间，失效比例是不同的。严格的工艺操作和工序检验，可以减少这个阶段的失效。给予适当的应力，进行合理的筛选，可使元器件在正式使用时早把早期失效的元器件剔除掉，使元器件的失效率达到或接近偶然失效的较高可靠性水平。这也是元器件生产厂及使用方进行例行筛选试验的目的。显然试验时间过长，施加应力过大，又会损坏元器件的平均寿命(元器件失效的平均时间)。

    浴盆曲线的盆底平坦段是偶然失效阶段。此阶段失效率低且变化不大，近似为常数，是元器件较好的使用期。偶然失效时电子元器件中多种不很严格的偶然失效因素发生的失效。耗损失效时电子元器件由于老化，磨损，损耗，疲劳等带有一定全局性的原因造成的失效。此时元器件进入严重的损伤期，失效率随时间的延续而明显上升。  2．失效按性质及性质变化区分

 (1)致命失效致命失效是指电子元器件完全丧失规定功能而无法恢复的一类失效。例如:膜电容器或MOS电容器的瞬时电击穿，导致极间形成短路，使电容器完全丧失功能且不能恢复。

 (2)漂移性失效元器件的一个或某些基本参数发生漂移，退化性变化超过规定值，以致不能完成规定功能的失效，如电阻器的阻值变化超过允许范围，半导体器件反向漏电流超差，连接器或开关等接插件的接触不良，在规模集成电路中MOSFET的阀值电压退化等。

 (3)间竭失效元器件在使用或试验过程中呈现出时好时坏的一类失效。如：元器件的封壳内混有导电性的多与无颗粒及表面的沾污会引起瞬时的断路。元器件的接点虚焊也会引起间竭失效。

 3．失效的起源和失效的场合

 (1)人为失效属于人为的使用，操作所引起的元器件失效，其中使用失效时在元器件使用时由于超过其规定能承受的应力所引起的失效。而误操作失效是由于错误或不小心操作而发生的失效。例如，使用时加在器件上的正负电极接错属于无操作，由此引起失效为误操作失效，也就是人为失效。又如，加在元器件上电负荷超过规定引起失效属误用失效，也属于人为失效。

 (2)现场失效元器件在现场使用或工作时发生的失效。

 (3)试验失效元器件在施加一定应力条件的试验时引起的失效。

 4．失效的关联性

 在失效分析时，区别非关联失效和关联失效是很重要的。在分析失效的成因及元器件 在可靠性的改进措施中，必须将这两类失效区分开来。

 (1)非关联失效或独立失效它们是按失效是否与系统中其他器件的影响有关而区分的。非关联(独立)失效是元器件失效是元器件失效，由其本身原因造成，和系统中其他元器件，部件等的影响无关。例如：电容器在规定的工作条件和时间内因电解质的烧化引起电解老化失效。

 (2)关联失效或从属失效元器件的失效是其他部件先失效而引起的一种连带失效。例如，电容器本身工作没有失效，但因电路中其他部分的失效，如稳压部分失效，引起加在电容器上的两端电压大大超过其额定值以致产生击穿失效，这种电容器失效是关联失效或称从属失效。