電子元器件的破壞性物理分析

潘有成

摘 要：電子元器件在設(shè)備運(yùn)行過程中極易發(fā)生破壞，因此關(guān)于電子元器件的破壞性物理分析對(duì)于相關(guān)設(shè)備的運(yùn)行及維護(hù)方面具有十分重要的作用，并且對(duì)于提高電子元器件的質(zhì)量及使用效果也具有十分重要的積極作用，由此達(dá)到對(duì)電子元器件在相關(guān)設(shè)備中運(yùn)行狀態(tài)及破損情況形成充分的理解與認(rèn)識(shí)。文章就電子元器件破壞性物理分析對(duì)于電子元器件品質(zhì)及相關(guān)設(shè)備運(yùn)行的意義作用進(jìn)行了探討，對(duì)電子元器件的破壞性物理分析作出詳細(xì)闡述。

關(guān)鍵詞：電子元器件；破壞性；物理分析

隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，電子技術(shù)已經(jīng)運(yùn)用到社會(huì)發(fā)展的各個(gè)領(lǐng)域，對(duì)于微電子而言，其已經(jīng)成為現(xiàn)代社會(huì)的基礎(chǔ)與標(biāo)志，信息產(chǎn)業(yè)作為當(dāng)今社會(huì)的一大產(chǎn)業(yè)，然后微電子技術(shù)卻是其第一支柱產(chǎn)業(yè)，信息產(chǎn)業(yè)的中樞非軟件莫屬，集成電路作為信息產(chǎn)業(yè)的心臟部位，而信息產(chǎn)業(yè)的細(xì)胞卻由電子材料組成。在以往電子元器件破壞性物理分析中，仍然出現(xiàn)一些問題，本文將對(duì)電子元器件的破壞性物理分析進(jìn)行詳細(xì)的闡述。

1 電子元器件破壞性物理分析

電子元器件的破壞性物理分析其重點(diǎn)在于破壞性物理分析上，所謂破壞性物理分析是指對(duì)元器件進(jìn)行解剖，對(duì)內(nèi)部結(jié)構(gòu)元素進(jìn)行分析，從而來驗(yàn)證評(píng)價(jià)元器件在設(shè)計(jì)方面，結(jié)構(gòu)組合，運(yùn)用材料及銷量效果方面是否符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，是否達(dá)到了預(yù)定的使用效果及相關(guān)質(zhì)量要求。破壞性物理分析簡(jiǎn)稱PDA，就是其英文翻譯的縮寫。通常電子元器件的破壞性分析的目的有四個(gè)方面，一方面為了檢查電子元器內(nèi)部結(jié)構(gòu)，材料及其工藝設(shè)計(jì)使用質(zhì)量是否符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，下來就為在處理異常元器件方面積累相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，有助于有效處理。另一方面有助有對(duì)相關(guān)元器件的改進(jìn)措施提供相關(guān)依據(jù)，最后就是對(duì)其供貨方的生產(chǎn)狀況及質(zhì)量效率予有效評(píng)價(jià)。

2 我國(guó)目前電子元器件破壞性物理分析方面的現(xiàn)狀

我國(guó)在電子元器件破壞性物理分析方法的工作相比西方國(guó)家實(shí)施較晚，我國(guó)最初的電子元器件破壞性物理分析始于80年代末，是由國(guó)內(nèi)一些微電子技術(shù)研究所及相關(guān)生產(chǎn)廠家的研究室運(yùn)用失效的元器件對(duì)其設(shè)計(jì)工藝及運(yùn)行質(zhì)量做了檢測(cè)評(píng)估，可以說是最早的電子元件破壞性物理分析工作的雛形，正式這項(xiàng)工作的及時(shí)展開，為我國(guó)今后的電子元器件破壞性物理分析工作奠定了深厚的基礎(chǔ)。在此以后，隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)及科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，電子元器件破壞性物理工作的不斷展開并且不斷深入到我國(guó)的航空，電子及國(guó)防等各個(gè)領(lǐng)域，已初步形成相對(duì)成熟全面的電子元器件破壞性物理分析的工作體系，為我國(guó)高端科技領(lǐng)域提供有效的技術(shù)支持，但由于其發(fā)展歷程較多，依然存在諸多新的問題，就我國(guó)國(guó)情而言，得以讓電子元器件物理分析工作充分有效的服務(wù)于相關(guān)領(lǐng)域的相關(guān)產(chǎn)品，深入全面開展電子元器件物理分析工作十分有必要。為此我國(guó)相關(guān)部門也為相關(guān)領(lǐng)域制定了較為全面、合理的電子元器件物理分析方法，從而為電子原器件破壞性護(hù)理分析提供有效依據(jù)。

3 電子元器件物理分析的應(yīng)用效果

隨著電子元器件破壞性物理分析工作近年來在我國(guó)全面深入展開，其效果也逐漸明顯呈現(xiàn)出來，其效果可歸納為以下幾點(diǎn)。

3.1 相關(guān)半導(dǎo)體器件質(zhì)量合格率顯著提高

近年來半導(dǎo)體器件所存在的失效質(zhì)量問題頻出，通過有效的半導(dǎo)體器件破壞或失效性分析工作的全面展開，其質(zhì)量問題得到了有效的控制，半導(dǎo)體器件產(chǎn)品合格率明顯提高，在極個(gè)別批次出現(xiàn)質(zhì)量問題的器件中，也并不存在類似0鍵合和0拉克等嚴(yán)重質(zhì)量問題。

3.2 使國(guó)產(chǎn)電子元器件的相關(guān)質(zhì)量問題及原因易被發(fā)現(xiàn)

我國(guó)是個(gè)經(jīng)濟(jì)大國(guó)、科技大國(guó)，半導(dǎo)體器件的應(yīng)用范圍及需求數(shù)量都十分巨大，但從多年的半導(dǎo)體器件的破壞性物理分析數(shù)據(jù)來看，我國(guó)的電子元器件在通過破壞性物理分析所發(fā)現(xiàn)的不合格項(xiàng)目中，內(nèi)部目檢不合格率最高，然后是芯片剪切不合格率，最后是鍵合強(qiáng)度不合格率，并且這3類問題具有不可篩選性，這3類問題也是目前我國(guó)國(guó)產(chǎn)電子元器件的主要問題。

3.3 為相關(guān)器件改進(jìn)措施提供依據(jù)，為其質(zhì)量提供保障

相關(guān)器件在通過破壞性物理分析后，將其分析數(shù)據(jù)反饋給對(duì)應(yīng)的生產(chǎn)廠家，通常生產(chǎn)廠家會(huì)十分重視電子元器件物理分析后的相關(guān)數(shù)據(jù)，根據(jù)反饋的相關(guān)數(shù)據(jù)，生產(chǎn)廠家會(huì)根據(jù)不合格的分析數(shù)據(jù)對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行工藝上的改進(jìn)加工，對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量加強(qiáng)管理措施，另一方面廠家也會(huì)考慮到電子元器件破壞性物理分析工作的重要性，在自己廠內(nèi)建立相關(guān)的分析部門，在產(chǎn)品出廠前先通過自己廠內(nèi)的破壞性物理分析檢核，對(duì)自己廠家的產(chǎn)品質(zhì)量情況做到心中有數(shù)，并且為今后器件的改進(jìn)措施提供有效依據(jù)，從而為其質(zhì)量提供強(qiáng)力保障。

4 電子元器件破壞性物理分析的錯(cuò)誤觀點(diǎn)及其做法

雖然電子元器件破壞性物理分析工作已經(jīng)涉及到國(guó)家發(fā)展的各個(gè)領(lǐng)域，并且不斷全面深入，為此關(guān)于電子元器件的可靠性從業(yè)人員已經(jīng)熟悉電子元器件的破壞性物理分析工作，并且意識(shí)到其對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的重要性，但仍然存在相關(guān)的非可靠人員對(duì)于電子元器件物理分析工作的質(zhì)疑以及做法錯(cuò)誤，主要表現(xiàn)有以下幾點(diǎn)。

4.1 輕視電子元器件物理破壞性工作

隨著電子領(lǐng)域不斷運(yùn)用電子元器件破壞性物理分析工作的發(fā)展，越來越多的數(shù)據(jù)表明，其工作為電子元器件的質(zhì)量合格提供了強(qiáng)有力的保障，在其生產(chǎn)及應(yīng)用環(huán)節(jié)，電子元器件破壞性物理工作及其重要。

4.2 電子元器件破壞物理性工作中的抽檢器件不符合標(biāo)準(zhǔn)

就目前而言，雖然越來越多的廠家及機(jī)構(gòu)已經(jīng)全面開展了電子元器件破壞性物理分析工作，但在其實(shí)施階段存在各種不符合規(guī)范的現(xiàn)象，部分電子元器件生產(chǎn)廠家或使用單位考慮到電子元器件的價(jià)格昂貴性，從而未規(guī)定樣品數(shù)量進(jìn)行抽檢，導(dǎo)致其工作分析的數(shù)據(jù)不具有代表性，無法全面說明相關(guān)器件的質(zhì)量合格問題。另一方面同樣是考慮到經(jīng)濟(jì)因素，電子元器件部分使用者或生產(chǎn)廠家才開展電子元器件的破壞性物理分析工作時(shí)，采用部分二次篩選經(jīng)過淘汰的或者檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)指數(shù)牽強(qiáng)的電子元器件作為分析工作的抽檢樣品，同樣導(dǎo)致其分析數(shù)據(jù)不具有代表性。

4.3 單一依靠破壞性物理分析工作

電子元器件破壞性物理分析工作是對(duì)電子元器件產(chǎn)品質(zhì)量評(píng)估的工作手段，為其質(zhì)量可靠性提供依據(jù)，但其并不是唯一的評(píng)估手段，并不代表經(jīng)過其工作分析后的電子器件就不會(huì)出現(xiàn)質(zhì)量問題。工藝的不穩(wěn)定性，批次劃分的不合理性都會(huì)導(dǎo)致電子元器件破壞性物理分析數(shù)據(jù)失去它一定的代表性。因此電子元器件破壞性物理分析工作在工藝穩(wěn)定，批次劃分合理的情況下是具有一定的代表性的，但其仍不失為重要的檢測(cè)評(píng)估手段。

5 電子元器件破壞性物理分析的具體要項(xiàng)

5.1 用戶委托形式下的工作開展要點(diǎn)

通常電子元器件的破壞性物理分析工作都是以生產(chǎn)廠家或者使用者委托的形式展開，在此情況下要嚴(yán)格按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分析工作的展開，并且在雙方合同中予以澄清說明及根據(jù)裁定標(biāo)準(zhǔn)制定價(jià)格。在電子元器件破壞性物理分析工作開展過程當(dāng)中，分析工作所采用的裁定標(biāo)準(zhǔn)，樣本類型及相關(guān)的電子元器件雙方都應(yīng)該達(dá)到一致，進(jìn)而進(jìn)行樣品的破壞性試驗(yàn)，首先進(jìn)行對(duì)樣品的解剖工作，該環(huán)節(jié)十分重要，該環(huán)節(jié)的成敗與否將影響著下一環(huán)節(jié)是否順利進(jìn)行。在進(jìn)行樣品制備的過程中，要采用科學(xué)合理的解剖技術(shù)，進(jìn)而逐步利用放大鏡對(duì)樣品進(jìn)行外部目檢，觀察其外形結(jié)構(gòu)是否符合要求，進(jìn)而進(jìn)行內(nèi)部目檢，檢查器內(nèi)部中的元件及集合電路是否符合運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)，最后進(jìn)行其他項(xiàng)目的檢測(cè)。

5.2 電子元器件破壞性物理分析工作的開展時(shí)機(jī)

由于電子元器件破壞性物理分析工作的目的十分明確，根據(jù)相應(yīng)的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)對(duì)相關(guān)器件進(jìn)行破壞性物理分析，從而得出相關(guān)電子元器件是否滿足使用標(biāo)準(zhǔn)。因此在電子元器件進(jìn)行破壞性物理分析的時(shí)機(jī)上要十分重視，合理把握。比如相關(guān)生產(chǎn)廠家或使用者為對(duì)出場(chǎng)或者購(gòu)買完成后的產(chǎn)品進(jìn)行分析篩選，在這種情況下，相關(guān)評(píng)估機(jī)構(gòu)要在該批次產(chǎn)品到貨之后未進(jìn)行任何使用工作之前，開展相關(guān)產(chǎn)品的破壞性物理分析工作，同樣的情況如果使用中要求對(duì)相關(guān)電子元器件產(chǎn)品進(jìn)行使用一段時(shí)間后進(jìn)行破壞性物理分析工作，則需評(píng)估機(jī)構(gòu)在規(guī)定使用時(shí)間后開展電子元器件的破壞性物理分析工作。

5.3 抽檢取樣的科學(xué)性

抽取樣品的合理性對(duì)于電子元器件破壞性物理分析工作同樣尤為重要。就樣品數(shù)量而言，一般元器件樣本數(shù)量以生產(chǎn)批總數(shù)的2%為抽樣標(biāo)準(zhǔn)，但其數(shù)量應(yīng)該在5到10之間，對(duì)于結(jié)構(gòu)較復(fù)雜的元器件，其樣本數(shù)量取其生產(chǎn)批總數(shù)的1%，但其數(shù)量應(yīng)該控制在2到5之間，所有抽檢方式都應(yīng)以隨機(jī)抽檢方式。另一方面就產(chǎn)品質(zhì)量而言，應(yīng)選取未被篩選的樣品進(jìn)行破壞性物理分析，當(dāng)然特殊要求的情況下可以隨機(jī)應(yīng)變，但都要以相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范執(zhí)行。

6 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，隨著我國(guó)電子技術(shù)的不斷發(fā)展，各類電子元器件的不斷應(yīng)用，必須全面、深入地開展電子元器件的破壞性物理分析工作，并且科學(xué)、合理地開展其工作，使得為我國(guó)電子技術(shù)及綜合國(guó)力發(fā)展提供強(qiáng)有力的推動(dòng)作用。

[參考文獻(xiàn)]

[1]張延偉.電子元器件破壞性物理分析中幾個(gè)難點(diǎn)問題的分析[J].電子產(chǎn)品可靠性與環(huán)境試驗(yàn)，2002（1）：30-33.

[2]范濤，魏波，景芳.關(guān)于電子元器件的破壞性物理分析[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2013（23）：120.

[3]劉眉存，胡圣，吳生虎.電子元器件破壞性物理分析（DPA）綜述[C]//中國(guó)電子學(xué)會(huì)可靠性分會(huì)、半導(dǎo)體與集成技術(shù)分會(huì)、電子材料分會(huì)、電子元件分會(huì).第十一屆全國(guó)可靠性物理學(xué)術(shù)討論會(huì)論文集.中國(guó)電子學(xué)會(huì)可靠性分會(huì)、半導(dǎo)體與集成技術(shù)分會(huì)、電子材料分會(huì)、電子元件分會(huì)，2005.

[4]周慶波，王曉敏.電子元器件破壞性物理分析中幾個(gè)問題的探討[J].太赫茲科學(xué)與電子信息學(xué)報(bào)，2016（1）：155-158.

Destructive Physical Analysis of Electronic Components

Pan Youcheng

（Department of Mechanical Engineering， Zhengzhou Technical College， Zhengzhou 450120， China ）

Abstract： Electronic components in the running process of the equipment easily damaged， so electronic components on the destructive physical analysis plays a very important role in equipment operation and maintenance， and to improve the quality of electronic components and the effect of using is also a very important positive role. As a result of electronic components in related equipment running status and damage form a full understanding and understanding. In this paper， electronic components damage physical analysis for the significance of the quality of electronic components and related equipment operation was discussed， and the electronic components of destructive physical analysis in detail.

Key words： electronic components； destructive； physical analysis