DIPIPM的失效解析流程

講座導語

DIPIPM是雙列直插型智能功率模塊的簡稱，由三菱電機于1997年正式推向市場，迄今已在家電、工業(yè)和汽車空調等領域獲得廣泛應用。本講座主要介紹DIPIPM的基礎、功能、應用和失效分析技巧，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，通過分析失效現象，查找失效原因和失效機理，并提出預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，通過借助電氣設備和化學手段對客戶市場返還回來的不良功率半導體器件（例如DIPIPM）的失效原因進行無損分析和有損分析的過程。

4.2.2 失效解析的目的

三菱電機為客戶提供市場返還不良功率半導體器件的失效解析業(yè)務，從分析器件的失效現象和失效內容入手，進一步推導出失效模式與失效機理，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發(fā)生，致力于提高客戶的使用舒適度，降低三菱電機功率半導體產品失效率。

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、確認失效模式、研究失效機理、判斷失效原因，提出改善預防措施這五大部分。

三菱電機為客戶提供的市場返還不良功率半導體器件的失效解析服務，在延續(xù)上述內容的基礎上，又進一步細分為下述八個部分。整體解析按照先實施無損分析（外觀及電氣特性相關參數確認），后實施有損分析（化學品解析）的原則進行。

1：信息確認

接收到客戶返還的失效功率半導體器件樣品后，首先進行信息與實物的核對登記。

2：外觀檢查

信息確認無誤后，通過肉眼和光學顯微鏡確認客戶返還樣品與正常器件之間的差異，需要確認的內容包括：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。X射線可以在不損壞器件表面塑封體的情況下，拍攝出其內部結構。通過X射線呈像可以確認器件內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

利用圖示儀可以對樣品進行簡單的電氣特性確認，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，可以初步確認樣品的失效區(qū)域。

5：直流多點測試確認

完成手動測試后，需要利用專用設備來進一步驗證樣品的直流特性。直流多點測試的判定規(guī)格也需參照量產產品的判定規(guī)格來設定，因此在更全面的確認樣品電氣特性的同時，也可以驗證之前手動測試的結果是否準確。

6：樣品開封

在完成上述所有步驟后，對確認已經失效的樣品進行開封解析。根據樣品型號、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，在對樣品進行簡單的預處理之后，采用浸泡強酸混合溶液的方式，腐蝕掉樣品外部的樹脂以暴露出樣品整體框架和打線結構。全開封后的產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果確認樣品失效位置，僅對失效區(qū)域進行小范圍開封的方法。同時，因為合金線易溶于強酸，所以局部開封的方法也廣泛應用于合金線產品的開封。在完成開封位置的定位后，通過鐳射機去除對象位置上的多余塑封體，再采用特殊調配的化學品對鐳射完成區(qū)域進行開封。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一步的電性能測試。

7：失效位置確認

開封完成后，需進一步確認樣品的失效位置及失效現象，根據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行確認。

① 對于芯片表面存在大面積損壞時，一般采用光學顯微鏡進行觀察；

② 對于芯片表面存在微小損壞和確認鍵合線狀態(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行觀察；

③ 對于顯微鏡下無法識別的細微損壞，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，通過對芯片施加電壓，確認芯片能耗分布，找出產品的漏電通道；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象推測可能的失效模式，對于常見失效模式可依據以往經驗推測出其主要失效原因，并提出相應的改善建議。

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關于三菱電機

三菱電機創(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，集團營收50036億日元（約合美元373億）。作為一家技術主導型企業(yè)，三菱電機擁有多項專利技術，并憑借強大的技術實力和良好的企業(yè)信譽在全球的電力設備、通信設備、工業(yè)自動化、電子元器件、家電等市場占據重要地位。尤其在電子元器件市場，三菱電機從事開發(fā)和生產半導體已有60余年。其半導體產品更是在變頻家電、軌道牽引、工業(yè)與新能源、電動汽車、模擬/數字通訊以及有線/無線通訊等領域得到了廣泛的應用。

審核編輯：湯梓紅