在返修问题中,涉及半导体返修器件的失效分析FA(Failure Analysis)方法,主要有四个步骤:EVI → O/S → X-ray → Decap。半导体器件的原厂的失效分析报告都是按照这四个步骤来的。
第一步:EVI(External Visual Inspection)
目的:
用肉眼+高倍显微镜锁定“看得见”的缺陷,避免后续破坏把证据洗掉,是失效分析的无损“第一刀”。
方法:
用高倍数的显微镜,及高亮度的LED照明,仔细观察封装裂纹、烧痕、污染、爬锡、缺件。
关键部位拍照留档,标尺 0.1 mm,建立“失效外观数据库”。
对金手指、焊盘做 3D 共聚焦测高度,发现虚焊、桥连。
输出:
带标尺高清图 + 缺陷位置示意图,作为后续工序的“地图”。
第二步:X-ray(2D/3D 透视)
目的:
在“零破坏”条件下,透视封装内部缺陷。
方法:
2D X-ray:1–2 μm 分辨率,10 秒成像,先看金线断、焊球空洞。
3D CT:0.5 μm voxel,重建任意截面,定位 Die Crack、桥接、内层短路。
扫描参数:电压 90 kV、电流 100 μA,铜厚>35 μm 时换 130 kV。
输出:
透视图 + 3D 切片动画,为第四步“开封位置”画好靶点。
第三步:O/S(Open/Short Electrical Test)
目的:
把“外观正常”的器件拉回电气世界,用数据说话。
方法:
万用表/飞针机先扫电源-地、IO-IO阻抗,<1 Ω判短路,>10 MΩ判开路。
用曲线 tracer 画 I-V 曲线,对比良品,差异>20 % 标红。
温飘测试:25 °C ↔ 85 °C 循环,抓“热开路”或“热短路”。
输出:
Fail log + 对比曲线,直接告诉第三步“该看内部哪条线路”。
第四步:Decap(Decapsulation 开封)
目的:
揭开盖子,让芯片裸Die接受“终极审判”。
方法:
塑封器件:发烟硝酸 230 °C 浸泡 5–10 min;金属/陶瓷盖用激光或等离子体。
开封后 30 分钟内拍照,防止二次氧化。
后续可接 SEM/EDX、OBIRCH、FIB 截面,完成根因定位。
输出:
开封前后对比+Die 表面高倍图+失效机理结论。
小结
EVI(External Visual Inspection)看外观,X-ray指内部,O/S(Open/Short Electrical test)给电证,Decap(Decapsulation)见真章——四步走完,失效不再是“玄学”,而是可复制、可预防的数据资产。