講座導(dǎo)語

DIPIPM是雙列直插型智能功率模塊的簡稱，由三菱電機(jī)于1997年正式推向市場，迄今已在家電、工業(yè)和汽車空調(diào)等領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用。本講座主要介紹DIPIPM的基礎(chǔ)、功能、應(yīng)用和失效分析技巧，旨在幫助讀者全面了解并正確使用該產(chǎn)品。

4.2失效解析流程

4.2.1 失效解析的概念

一般而言，通過分析失效現(xiàn)象，查找失效原因和失效機(jī)理，并提出預(yù)防再失效對策的一系列活動被稱為失效分析。本篇為大家介紹的失效解析是指，通過借助電氣設(shè)備和化學(xué)手段對客戶市場返還回來的不良功率半導(dǎo)體器件（例如DIPIPM）的失效原因進(jìn)行無損分析和有損分析的過程。

4.2.2 失效解析的目的

三菱電機(jī)為客戶提供市場返還不良功率半導(dǎo)體器件的失效解析業(yè)務(wù)，從分析器件的失效現(xiàn)象和失效內(nèi)容入手，進(jìn)一步推導(dǎo)出失效模式與失效機(jī)理，從而確定造成失效的根本原因，并以此為客戶提出改善器件使用方法的建議，防止相同失效模式在客戶端的重復(fù)發(fā)生，致力于提高客戶的使用舒適度，降低三菱電機(jī)功率半導(dǎo)體產(chǎn)品失效率。

4.2.3 失效解析的流程

一般而言，失效解析流程分為：明確分析對象、確認(rèn)失效模式、研究失效機(jī)理、判斷失效原因，提出改善預(yù)防措施這五大部分。

三菱電機(jī)為客戶提供的市場返還不良功率半導(dǎo)體器件的失效解析服務(wù)，在延續(xù)上述內(nèi)容的基礎(chǔ)上，又進(jìn)一步細(xì)分為下述八個部分。整體解析按照先實施無損分析（外觀及電氣特性相關(guān)參數(shù)確認(rèn)），后實施有損分析（化學(xué)品解析）的原則進(jìn)行。

1：信息確認(rèn)

接收到客戶返還的失效功率半導(dǎo)體器件樣品后，首先進(jìn)行信息與實物的核對登記。

2：外觀檢查

信息確認(rèn)無誤后，通過肉眼和光學(xué)顯微鏡確認(rèn)客戶返還樣品與正常器件之間的差異，需要確認(rèn)的內(nèi)容包括：樣品表面是否有沾污、破損、隱裂等問題；管腳是否存在缺失、變形等問題；背面銅箔上有無沾污、氧化變色、硫化變色等問題。同時，需要拍照保留樣品進(jìn)行失效解析前的原始狀態(tài)。

3：X射線檢查

通過實施X射線檢查對樣品實施非破壞性確認(rèn)。X射線可以在不損壞器件表面塑封體的情況下，拍攝出其內(nèi)部結(jié)構(gòu)。通過X射線呈像可以確認(rèn)器件內(nèi)部金屬框架和金屬鍵合線的形狀，從而判斷有無框架變形或者金屬鍵合線變形等問題。

4：靜態(tài)電氣特性確認(rèn)

利用圖示儀可以對樣品進(jìn)行簡單的電氣特性確認(rèn)，通過手動測試樣品的靜態(tài)特性及整體絕緣屬性是否良好，可以初步確認(rèn)樣品的失效區(qū)域。

5：直流多點測試確認(rèn)

完成手動測試后，需要利用專用設(shè)備來進(jìn)一步驗證樣品的直流特性。直流多點測試的判定規(guī)格也需參照量產(chǎn)產(chǎn)品的判定規(guī)格來設(shè)定，因此在更全面的確認(rèn)樣品電氣特性的同時，也可以驗證之前手動測試的結(jié)果是否準(zhǔn)確。

6：樣品開封

在完成上述所有步驟后，對確認(rèn)已經(jīng)失效的樣品進(jìn)行開封解析。根據(jù)樣品型號、失效位置等的不同，樣品的開封解析方法也可分為全部開封和局部開封兩種。

① 全部開封

全部開封是指，在對樣品進(jìn)行簡單的預(yù)處理之后，采用浸泡強(qiáng)酸混合溶液的方式，腐蝕掉樣品外部的樹脂以暴露出樣品整體框架和打線結(jié)構(gòu)。全開封后的產(chǎn)品方便觀察整體芯片樣貌和打線形態(tài)，但其無法繼續(xù)用于進(jìn)一步的電性能測試。

② 局部開封

局部開封是指，通過電氣特性測試結(jié)果確認(rèn)樣品失效位置，僅對失效區(qū)域進(jìn)行小范圍開封的方法。同時，因為合金線易溶于強(qiáng)酸，所以局部開封的方法也廣泛應(yīng)用于合金線產(chǎn)品的開封。在完成開封位置的定位后，通過鐳射機(jī)去除對象位置上的多余塑封體，再采用特殊調(diào)配的化學(xué)品對鐳射完成區(qū)域進(jìn)行開封。局部開封后的樣品仍可保存其原本的形態(tài)，在沒有損傷鍵合線的情況下可以用于進(jìn)一步的電性能測試。

7：失效位置確認(rèn)

開封完成后，需進(jìn)一步確認(rèn)樣品的失效位置及失效現(xiàn)象，根據(jù)樣品上各失效點的大小形狀的不同，需要通過不同的方法進(jìn)行確認(rèn)。

① 對于芯片表面存在大面積損壞時，一般采用光學(xué)顯微鏡進(jìn)行觀察；

② 對于芯片表面存在微小損壞和確認(rèn)鍵合線狀態(tài)時，一般采用更高倍率的高倍顯微鏡或掃描電子顯微鏡進(jìn)行觀察；

③ 對于顯微鏡下無法識別的細(xì)微損壞，會選用液晶熱點檢測或熱成像分析的方式找出損壞點，并提供壞點顯影的照片在報告中。其中，液晶熱點檢測是指利用液晶在溫度高于某個臨界溫度時，會變成各向同性的獨特特質(zhì)，通過對芯片施加電壓，確認(rèn)芯片能耗分布，找出產(chǎn)品的漏電通道；熱成像分析是指用紅外熱成像儀掃描整個芯片后，利用芯片正常發(fā)熱的熱量小于芯片上失效點發(fā)熱的熱量的原理，找出芯片上的失效點。

8：報告制作

在完成上述一系列的無損分析和有損分析之后，基本可以通過樣品的失效現(xiàn)象推測可能的失效模式，對于常見失效模式可依據(jù)以往經(jīng)驗推測出其主要失效原因，并提出相應(yīng)的改善建議。

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關(guān)于三菱電機(jī)

三菱電機(jī)創(chuàng)立于1921年，是全球知名的綜合性企業(yè)。截止2023年3月31日的財年，集團(tuán)營收50036億日元（約合美元373億）。作為一家技術(shù)主導(dǎo)型企業(yè)，三菱電機(jī)擁有多項專利技術(shù)，并憑借強(qiáng)大的技術(shù)實力和良好的企業(yè)信譽在全球的電力設(shè)備、通信設(shè)備、工業(yè)自動化、電子元器件、家電等市場占據(jù)重要地位。尤其在電子元器件市場，三菱電機(jī)從事開發(fā)和生產(chǎn)半導(dǎo)體已有60余年。其半導(dǎo)體產(chǎn)品更是在變頻家電、軌道牽引、工業(yè)與新能源、電動汽車、模擬/數(shù)字通訊以及有線/無線通訊等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。

審核編輯：湯梓紅