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故障分析

故障分析 (FA) 涉及通过大量的分析方法和技巧来了解 TI 产品制造或应用过程中可能发生的问题。我们的 FA 工程师或分析师有能力完成复杂的过程,因为他们具有丰富的物理、电气、化学和机械工程知识,非常精通设计、加工、装配和测试以及应用。

TI 具有业界一流的仪表和工程专业知识,旨在通过半导体和封装分析了解和解决问题。我们在全球都有分析实验室,用于在客户退货、可靠性失效、制造后遗症和设计支持方面提供协助。 这些实验室配备了大量用于部件分析、工艺特性鉴定、破坏性物理分析和结构分析的工具。我们的 FA 基地自主运营,但与全球的 TI 基地合作以分享信息和资源。

故障分析流程

TI 的 FA 流程通过直接但复杂的分析测量系统、工作台设备和一系列其他技术发现电气和物理证据,从而找出明确的故障原因。该流程使用适当的设备和工作流程,判定故障源位置、将其在裸片上隔离并确定其物理特征。FA 团队随后与其他工程学科(产品、测试、设计、组装和加工)合作以推进分析进程。进度、结果和结论会传达给为流程提供支持的内部和外部联系人,进而实施变更以限制和/或消除故障原因。

信息审核、故障确认

客户报告的故障文档对于实现高效的 FA 至关重要。所有客户都需要提交客户退货信息表,我们会保留该表以供 FA 分析师审核。该表包含清晰而详细的在退回器件之前的器件历史、使用、故障特征和任何分析结果说明。该信息将有助于调查并确保更加及时地解决问题。

客户在报告故障时应提供的最起码的背景信息包括:

  1. 在 TI 接收组件前进行的处理。在拆卸和处理组件时,应采取预防措施,确保不会发生电气或物理损坏,并保持封装可测试性。
  2. 客户方的故障历史记录和故障率。这是新产品还是在该时间范围内发生过任何变更?
  3. 发生故障的应用条件。是否可向 TI 发送一份客户原理图?
  4. 应用的故障模式及其与退回的组件的关系。

FA 团队将查看 TI 的历史数据库,提供额外的观点和指导。查看所有信息后,即形成初步的分析策略。在执行进一步的分析步骤之前,应确认所报告的故障模式。确立与所报告的故障模式之间的良好相关性将确保任何后续调查结果的可信度。可使用工作台测试设备(如特性图示仪或基于应用的基准测试)和生产级自动测试设备(“ATE”)确定电气特性。

无损检测

FA 本身属于逆向工程,可能破坏退回的产品。如果要露出裸片的话,至少要破坏封装的一部分,因此我们会首先使用无损检测技术来观察封装或装配相关故障机制。TI 使用的最常见技术是超声显微镜和射线 (XRAY) 检查,可用于检查内部组装或成型的异常。

内部检查

TI 执行内部光学检查来检查是否有明显的组装异常或晶圆制造问题。此外还建议采用再测试来确定故障模式是否发生变化。

全局隔离

在许多情况下,TI 内部检查发现不了明显的故障机制。根据测试技术和水平,FA 实验室会用到一种或多种技术来确认故障位置。这些技术主要是要试图发现故障位置的特性,比如是热耗散型还是光子发射型。

局部隔离

将故障位置局部隔离到某个块或芯片上的单个节点是常见但至关重要的一步。不过,这一过程也很耗时。在大多数情况下,需要进行大范围内部探查,并且通常采取迭代方式逐层剥层的处理技术。剥层是一层一层去除芯片表面材料的过程,它可以采用湿法的化学腐蚀、干法的等离子体刻蚀和机械抛光技术来露出下层结构。由于该过程具有破坏性,并且有可能丢失关键信息,因此采用正确的方法至关重要。在该过程中,FA 分析师会执行探查和其他具体方法来发现潜在的异常。在探查时将使用布局/原理图导航工具以及聚焦粒子束 (FIB) 来帮助找出组件和电路的故障。

故障位置分析

一旦确定或发现可能的故障位置,需要进行记录和分析。是否采用进一步的分析方法取决于是否需要了解形态或材料成分。

报告结论

一旦分析完成,结果将记录在一份书面报告中,其中说明异常现象与故障模式的关系,并包含用于进行根本原因分析的足够存档内容。