集成电路封装失效分析方法

集成电路封装失效分析就是判断集成电路失效中封装相关的失效现象、形式（失效模式），查找封装失效原因，确定失效的物理化学过程（失效机理），为集成电路封装纠正设计、工艺改进等预防类似封装失效的再发生，提升集成电路封装的可靠性等提供支撑。通常，集成电路封装失效分析分为无损失效分析（又称非破坏性分析）和有损失效分析（又称破坏性分析）。破坏性物理分析(Destructive Physical Analysis, DPA)是为防止有明显缺陷或潜在缺陷的集成电路等被使用，而在指定时机、指定机构随机抽取适 当样品，进行一系列破坏性和非破坏性的物理试验和失效分析，是破坏性分析的一类。

用于集成电路封装失效的定性、定量和结构的分析方法，相应地也分为无损失效分析方法和有损失效分析方法。无损失效分析不会改变集成电路封装失效的现有状态，不会影响集成电路的各项性能；有损失效分析会改变集成电路封装失效的现有状态，且是一种物理（有时也有化学）的、永久的改变，是不可以恢复原有状态的，

1.无损失效分析方法

无损物理失效分析主要采用物理分析方法，它是通过对封装进行一系列物理处理后再观察和分析失效部位，使失效原因更加明朗。常用于集成电路封装失效分析的无损物理失效分析方法包括，外部目检（如检查引脚断裂或引出端缺失等)，光学显微镜观察（如检查陶瓷基板上的树枝状银等)，染色渗透试验(如检查塑料封装体微裂纹等），密封性检查（如碳氟化合物粗检漏、示踪气体氦细检漏等），X射线照相（如检查内引线金丝的断裂、金属化层断裂、导体断路或短路等），声学扫描显微（SAM)分析（如检查模塑料 与引线或基板等之间的界面分层、模塑料裂纹等），扫描电子显微镜（SEM） 观察（如检查金属化电迁移导致的开路、键合失效等），粒子碰撞噪声检测 （PIND） 试验（如密封腔中多余导电物瞬间短路分析等），电性能测试（如集成电路封装的开路、短路、表面电阻、接触电阻、绝缘电阳或耐压等定量测量分析等），显微红外热像（ IRM)分析（如检查芯片裂纹、基板金属导体腐蚀）等，热分析（如利用热机械分析技术米分析不同封装材料的形变失效，利用热重分析技术来确认封装材料热分解温度低引起的分层失效等），云纹干沙法、同步微焦点X 射线行射法（如检测分析封装的变形、应力等)。

无损化学分析主要是通过对导致封装失效的腐蚀生成物等进行化学成分分析，以了解引起失效的化学因素。常用于集成电路封装失效分析的方法有X射线茨光光谱（XRF） 法、X射线衍射（XRD） 法（分析表面沾污或残留、腐蚀生成物、电腐蚀后的元素面分布、金属问化合物成分等）。

2.有损失效分析方法

有损物理失效分析方法有：机械开封分析、激光开帽分析、 机械剖切分析、硫酸等的腐蚀法开帽分析、聚焦离子束 (FIB）微细精准切割分析等（观察内部开路、短路、裂纹、空洞等）；空封器件的内部气氛分析（通常是内部水汽含量等引起电性能不稳定分析等）；俄歇电子能谱 (Auger Electron SpectroscopyAES) 分析（如引起失效的基板等表面的离子分析等）。

审核编辑：汤梓红