浅谈一下失效分析

时间：2022-01-08

作者：青岛英特质量工程技术有限公司

以IGBT、MOSFET为主导的机械电子器件通常具备十分普遍的运用，但普遍的应用领域也代表着很有可能会发生各式各样让人烦恼的无效状况，从而造成工业设备产生常见故障！

因而，恰当分析机械电子器件的无效状况，针对提升机械电子器件的运用稳定性看起来至关重要。

一、无效分析介绍

无效分析的全过程一般就是指依据失效模式和状况，根据分析和认证，仿真模拟再现无效的状况，找到无效的缘故，发掘出无效的基本原理的全过程。

器件无效就是指其作用彻底或一部分缺失、主要参数飘移，或间断性发生以上状况。失效模式是商品无效的外在宏观经济主要表现，有引路、短路故障、时开时断、作用出现异常、主要参数飘移等。

假如依照无效原理来归类，那麽无效关键分成：结构型无效、热失效、电无效、浸蚀无效等。

1、结构型无效

指设备的构成因为原材料损害或成长而产生的无效，如疲惫破裂、损坏、形变等。关键由构造原材料特点及面临的机械设备应力导致，有时也和热应力和电应力相关。

2、热无效

指商品因为太热或大幅度温度变动而致使的损坏、熔化、挥发、转移、破裂等无效。关键由热应力导致，通常也与设备的产品结构设计、原材料挑选相关。

3、电无效

商品因为触电或长期性电应力功效而致使的损坏、熔化、主要参数飘移或衰退等无效。关键由电应力导致，但与原材料缺点、构造息息相关。

4、腐蚀无效

指商品遭受化学腐蚀、电化学反应，或原材料发生衰老、霉变而产生的无效。关键由腐蚀成分（如酸、碱等）的入侵或残余导致，也与外面的温度、环境湿度、工作电压等原因相关。

讲了这么多无效的类型，实际上最后的效果或是期待根据确定失效模式来分析无效原理，确立无效缘故，最后得出防止防范措施，以降低或防止无效的再次出现。那麽具体步骤中，应当遵循怎样的流程或标准去开展无效分析呢？

二、失效分析步骤

无效分析的基本原则是先开展非毁灭性分析，后开展毁灭性分析；先外界分析，后内部（解剖学）分析；先调研掌握与无效相关的状况（运用标准、无效状况等），后分析无效器件。

三、无效分析常见技术

在进行无效分析时，一定是和相对应的技术方式和机器设备方式紧密联系的。常见技术方式分成下列几种：

1、电气测试技术

对无效状况、失效模式开展确定，及其在无效激起及认证实验前后左右的电气性能。例如在开展集成ic损害外型评定以前，可开展IV，获得损害器件的静态数据特点主要参数，基本明确无效状况。

2、显微镜外貌和显微结构分析技术

在微米和纳米限度对元器件开展观查和分析，以发觉器件内部的无效状况和地区。显微镜外貌分析技术包含电子光学显微镜（OM）分析、扫描仪电子显微（SEM）分析、电子散射电子显微（TEM）分析等。显微结构分析技术包含以X射线显微镜透视图、扫描仪声学材料显微镜（SAM）为象征的高质量显微结构技术。

3、机械性能技术

对器件在同一情况下激起造成的少量光热磁等信息内容开展获取和分析，已明确无效位置、分析无效原理。技术包含离子束（EBT）、微芒、显微镜红外像、显微镜感应线圈技术等。

4、微区成份分析技术

用于对内部细微地区的少量成份开展分析。技术包含动能透射谱仪（EDS）、俄歇电子谱法（AES）、二次正离子质谱（SIMS）、X射线光电材料谱法（XPS）、傅立叶光谱分析仪（FT-IR）、内部氛围分析法（IVA）等。

5、应力认证技术

基本上方式如进行电子散射光学显微镜（TEM）分析时，就必须选用对焦电子束（FIB）对器件开展*抽样和获取。有时候必须进行一些应力实验来激起无效、重现失效模式或观查在应力标准下无效的趋势分析。

6、解剖学制样技术

完成集成ic表层和里面的可观查性和可性。例如开封市技术、半导体芯片表层去钝化和去固层物质、机械设备截面制取技术和上色技术等。

四、输出功率器件普遍无效状况

1、过电压

集电结-发射较过电压时，在集成ic相邻会发生大范畴损坏的印痕。缘故很有可能包含关闭浪涌电压、母相电压升高、操纵数据信号出现异常、外界的浪涌电压（雷击浪涌保护器等）等。

栅压-发射较过电压时，栅压bonding线应是集成化栅压较电阻器周边会出现损坏的印痕。缘故很有可能包含静电感应、栅压推动控制回路出现异常、栅压振荡、外界浪涌保护器等。

2、过电流

过电流量单脉冲时，bonding线和发射较相接处会出现损坏的印痕。缘故很有可能包含过电流量维护不工作中、串连环路短路故障、导出短路故障或导出接地装置等。

3、**过反偏安全工作区

集成ic正脸可见到烧融的洞。缘故很有可能包含集电结-发射较间过电压、器件过电流等。

4、过温

集成ic表层发生铝层融化、bonding线烧融、集成ic底端焊锡丝外溢等状况。缘故可能是电源开关频率出现异常扩大、定时开关太长、排热欠佳造成的关断耗损提升、开关损耗增加、接触面积传热系数扩大、机壳温度升高等。

5、输出功率循环系统、热力循环疲惫

发生bonding线掉下来的状况，是因为线膨胀系数不一样而发生的应力，造成铝钱脱落。热力循环疲惫也会使坐落于底版和绝缘层硅片间的电焊焊接层开裂。

以上是对无效分析全过程简易讲解的任何内容啦。

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