芯片封装失效分析全攻略：推拉力测试机的数据解读与案例分享

在电子元器件领域，芯片失效问题一直是工程师们最为棘手的挑战之一。科准测控小编发现，芯片失效往往在量产阶段甚至产品出货后才被发现，此时可能仅有少量失效样品，但足以引发严重的质量关注。面对这种情况，研发工程师需要系统性地排查各种可能原因，从外围电路到生产工艺，甚至需要原厂支持进行剖片分析。

本文科准测控小编将详细介绍芯片失效分析的原理、标准、常用设备（如Beta S100推拉力测试机）以及标准流程，帮助工程师更好地理解和应对芯片失效问题，同时提高对分析报告质量的判断能力。

一、芯片失效分析原理

芯片失效分析是基于材料科学、电子学和物理学原理，通过一系列检测手段确定芯片失效模式和根本原因的系统性方法。其核心原理包括：

1. 失效模式识别：通过电性测试、显微观察等手段确定失效表现特征

2. 失效机理分析：研究导致失效的物理、化学或电学过程

3. 根本原因追溯：从设计、制造、应用等环节找出导致失效的原始因素

失效分析遵循"从非破坏性到破坏性"、"从外部到内部"的渐进原则，确保在分析过程中不遗漏关键证据。

二、芯片失效分析标准

国际通用的芯片失效分析标准主要包括：

1. JEDEC标准：

o JESD22-A104：温度循环测试

o JESD22-A105：功率温度循环测试

o JESD22-B104：机械冲击测试

2. MIL-STD-883：美guojun用标准中关于微电子器件测试方法

3. IPC标准：

o IPC-9701：表面贴装焊点性能测试方法

o IPC-TM-650：测试方法手册

4. AEC-Q100：汽车电子委员会制定的汽车级IC应力测试标准

这些标准规定了不同应用场景下芯片可靠性测试和失效分析的基本要求和方法。

三、常用失效分析设备

1. Beta S100推拉力测试机

设备介绍：

Beta S100推拉力测试机是一款专为微电子封装行业设计的高精度测试设备。它能够满足多种封装形式的测试需求，包括QFN、BGA、CSP、TSOP等，并支持静态和动态的拉力、推力及剪切力测试。其广泛的应用范围覆盖了半导体封装、LED封装、光电子器件、PCBA电子组装、汽车电子以及航空航天等多个领域。

应用场景：

· 焊球剪切/拉力测试

· 金线拉力测试

· 芯片粘结强度测试

· 材料界面结合力测试

优势特点：

· 高精度力值测量

· 多种测试模式可选

· 可编程自动化测试

· 数据采集分析系统完善

四、芯片失效分析标准流程

1. 失效信息收集

· 失效现象记录

· 失效环境条件

· 失效比例统计

· 历史失效数据

2. 非破坏性分析

· 外观检查（光学显微镜）

· X-ray检测

· 电性参数测试

· 红外热成像

3. 破坏性分析

· 开封去层（化学或机械方法）

· 截面制备（FIB或抛光）

· SEM/EDS分析

· 聚焦离子束电路修改

4. 推拉力测试（以Beta S100为例）

测试步骤：

1. 样品固定：将芯片样品固定在测试平台上

2. 测试针选择：根据测试部位选择合适形状和尺寸的测试针

3. 参数设置：设置测试速度、行程、采样频率等参数

4. 测试执行：自动/手动进行推拉力测试

5. 数据采集：实时记录力-位移曲线

6. 结果分析：确定失效模式和强度参数

5. 数据分析与报告

· 失效模式归类

· 根本原因分析

· 改进建议提出

· 报告编制与评审

五、芯片失效常见难题分析

1. 间歇性失效：

o 特点：时好时坏，难以复现

o 解决方法：环境应力加速、长时间监测

2. 系统性失效：

o 特点：特定条件下必然出现

o 解决方法：设计缺陷分析、应用条件验证

3. 多因素耦合失效：

o 特点：多种应力共同作用导致

o 解决方法：DOE实验设计、因素分离

4. 界面失效：

o 特点：材料界面处的分层、开裂

o 解决方法：界面形貌分析、材料兼容性研究

5. 静电放电(ESD)损伤：

o 特点：瞬时高能量造成的隐性损伤

o 解决方法：ESD防护设计评估、敏感部位检查

以上就是小编介绍的有关于芯片失效分析方法相关内容了，希望可以给大家带来帮助！如果您还想了解更多关于推拉力测试机怎么使用视频和图解，使用步骤及注意事项、作业指导书，原理、怎么校准和使用方法视频，推拉力测试仪操作规范、使用方法和测试视频 ，焊接强度测试仪使用方法和键合拉力测试仪等问题，欢迎您关注我们，也可以给我们私信和留言，【科准测控】小编将持续为大家分享推拉力测试机在锂电池电阻、晶圆、硅晶片、IC半导体、BGA元件焊点、ALMP封装、微电子封装、LED封装、TO封装等领域应用中可能遇到的问题及解决方案。