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可靠性试验芯片封装失效分析的意义

文章出处: 责任编辑:www.dgzhenghang.com. 发表时间:2014-10-08

可靠性试验芯片封装失效分析的意义

    电子元器件的失效是指产品不能正常的工作或者工作时的电学性能和物理参数不能达到预期的标准。它与器件的可靠性是一对相对的概念。产品的失效按不同的划分标准分可以分为很多种。虽然失效的种类很多,但是他们的共同之处就是影响器件的正常使用。特别是现阶段的集成电路产业中,一个器件就可能集成上百万,千万个晶体管,而一个微小的晶体管的失效就可以造成器件的损坏,更严重的是影响系统的正常工作。对于民用塑15封集成电路来说,失效降低了器件的可靠性,从而可以导致成本的上升和市场竞争力的下降;对于可靠性要求严格的军用和航天集成电路来说,失效可以导致的导弹或者火箭轨迹误差,误爆等灾难,造成的经济上的损失更大。因此,对失效原因的查找,也就是失效分析,是必须进行的环节。

    现在集成电路产业中,一个器件从设计的流向市场,要经历工艺生产,硅片级测试,封装,老化测试等环节,而每个大环节中又包括许多的小环节;并且在整个流程中所涉及的学科范围很广泛,包括物理,化学,机械,自动化,材料等。这些环节都是串行下去的,因此如果一个小环节出现问题,无论人为因素还是非人为因素都能导致这条生产线上的器件出现失效问题,这就无形中增加了器件的成本,从质量上和价格上降低产品的市场竞争力。例如有人估计90nm 器件的一套掩模成本可能超过130 万美元。因此器件缺陷造成的损失代价极为高昂。对器件的失效分析,就是为了找出哪一个环节出现的问题并导致的失效。由于一块器件最终形成涉及到很多学科,因此失效分析也是各种学科综合运用的过程。失效分析是通过对失效器件进行各种测试和物理,化学等试验,确定器件的失效模式;失效模式确定的越具体和越准确,对失效原因诊断的准确性和改进措施制定的针对性就越有指导价值。

    通过失效分析,特别是对现场使用的失效器件的分析,可以发现生产和管理上存在的许多技术方面的问题。通过对这些问题的反馈,一方面为产品试验提供理论依据和试验分析手段,另外一方面为技术部门,制造部门,质量管理部门,维修部门提供及时的科学依据,使生产技术得到改进。最终达到消除失效,提高生产和封装工艺水平,提高材料质量,同时提高器件的可靠性,减少器件流向市场的缺陷和时间,提高产品的经济价值和市场竞争力的目的。   良好的失效分析,不应该停留在“售后服务”的形式上,而应该贯穿于产品的开发,制造和销售的全过程。它除了找出已发生的失效的原因并提出改进措施外,还应该提出有可能出现的新的失效,并提出相应的预防措施,为可靠性设计与新产品的研发提供先决条件。失效工作也应该是系统化全方面,建立失效分析数据库,将发生过的和预测中的失效模式,失效机理以及改进措施集中起来,这样一旦遇到相关或者相似的失效,就可以缩短失效分析和问题解决得时间。在集成电路产业化,特别是塑封商业化的今天,这一点时间就决定了产品的成本和市场竞争力。

    失效是集成电路产业的必然结果。在随着集成度的不断提高和工艺线宽的不断缩小,而出现新的失效;随着封装过程中所用的材料和封装形式的更新,而发生新的变化;据统计,随着集成电路每发展六年,是小分析的难度就提高一个数量级。因此,失效分析是在集成电路严峻并长期存在的问题。

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