MLCC失效分析

mlcc失效原因

在产品正常使用情况下，失效的根本原因是mlcc外部或内部存在如开裂、孔洞、分层等各种微观缺陷。这些缺陷直接影响到mlcc产品的电性能、可靠性，给产品质量带来严重的隐患。

外部因素：裂纹

1.温度冲击裂纹(thermal crack)

主要由于器件在焊接特别是波峰焊时承受温度冲击所致，不当返修也是导致温度冲击裂纹的重要原因。

2. 机械应力裂纹(flex crack)

mlcc的特点是能够承受较大的压应力，但抵抗弯曲能力比较差。器件组装过程中任何可能产生弯曲变形的操作都可能导致器件开裂。常见应力源有：贴片对中，工艺过程中电路板操作；流转过程中的人、设备、重力等因素；通孔元器件插入；电路测试、单板分割；电路板安装；电路板定位铆接；螺丝安装等。该类裂纹一般起源于器件上下金属化端，沿45℃角向器件内部扩展。该类缺陷也是实际发生极多的一种类型缺陷。

内部因素：空洞、裂纹、分层

1.陶瓷介质内空洞 (voids)

导致空洞产生的主要因素为陶瓷粉料内的有机或无机污染，烧结过程控制不当等。空洞的产生极易导致漏电，而漏电又导致器件内部局部发热，进一步降低陶瓷介质的绝缘性能从而导致漏电增加。该过程循环发生，不断恶化，严重时导致多层陶瓷电容器开裂、爆炸，甚至燃烧等严重后果。

2.烧结裂纹 (firing crack)

烧结裂纹常起源于一端电极，沿垂直方向扩展。主要原因与烧结过程中的冷却速度有关，裂纹和危害与空洞相仿。

3.分层 (delamination)

多层陶瓷电容器（mlcc）的烧结为多层材料堆叠共烧。烧结温度可以高达1000℃以上。层间结合力不强，烧结过程中内部污染物挥发，烧结工艺控制不当都可能导致分层的发生。分层和空洞、裂纹的危害相仿，为重要的多层陶瓷电容器内在缺陷。

芯片开封实验室介绍，能够依据国际、国内和行业标准实施检测工作，开展从底层芯片到实际产品，从物理到逻辑全面的检测工作，提供芯片预处理、侧信道攻击、光攻击、侵入式攻击、环境、电压毛刺攻击、电磁注入、放射线注入、物理安全、逻辑安全、功能、兼容性和多点激光注入等安全检测服务，同时可开展模拟重现智能产品失效的现象，找出失效原因的失效分析检测服务，主要包括点针工作站（probestation）、反应离子刻蚀（rie）、微漏电侦测系统（emmi）、x-ray检测，缺陷切割观察系统（fib系统）等检测试验。实现对智能产品质量的评估及分析，为智能装备产品的芯片、嵌入式软件以及应用提供。

对于外部缺陷，通常采用显微镜下人工目测法或自动外观分选设备。而内部微小缺陷一直是mlcc检测的难点之一，它严重影响到产品的可靠性，却又难以发现。超声波探伤方法能够更地检测出mlcc内部的缺陷，从而分选出不良品，提高mlcc的击穿电压与高压可靠性。

关于超声波探伤仪

利用超声波的穿透与反射(表面波和底波)的特性来检测物体中的缺陷。采用超声波探伤仪能准确地找出有缺陷的mlcc产内部微缺陷，并且能够确定缺陷的位置，进一步的磨片分析，对于发现有内部缺陷的产品则采用整批报废处理，表明了超声波探伤方法在mlcc内部缺陷的检测、判定上的有效性与可靠性。

正常样品：样品扫描照片整体颜色为绿黄色，表示样品本体显示正常。部分样品边缘出现红蓝色，是由于样品边缘表面高度不均匀造成，属于正常现象。

异常样品：样品本体颜色会出现红蓝色，则会再次对可疑样品进行扫描确认。

元器件及ic产品失效分析

失效分析对产品的生产和使用都具有重要的意义，通过分析工艺废次品、早期失效、试验失效、中试失效以及现场失效的样品，确认失效模式、分析失效机理，明确失效原因，极终给出预防对策，减少或避免失效的再次发生。

常见的ic失效模式

失效模式：静电损伤、金属电迁移、芯片粘结失效、过电应力损失、金属疲劳、热应力、电迁移失效、物理损伤失效、塑料封装失效、引线键合失效

失效分析方法

01电特性测试：通常应用于失效分析初步阶段，目的是通过掌握样品电参数或功能失效状况，方便为进一步分析作准备。

02观察量测：通过观察ic外部/内部外观&结构，确认ic异常位置及具体状况。该类测试一般与dpa(即破坏性物理分析)结合使用。

03dpa破坏性测试：通过液体侵蚀、机械破坏、激光切割等破坏方式，对ic内部具体失效位置进行定位及呈现。

04可靠度测试：是通过使用各种环境试验设备，模拟气候环境中的高温、低温、高温高湿以及温度变化等情况，验证ic寿命及性能稳定性。