故障解析 - 半導体・電子部品

部品が壊れた!その原因は?故障原因の調査をお手伝いいたします。

  • 故障している部品まで特定できたが、どのような調査をして良いのかわからない
  • 故障解析を行いたいが、十分な設備を保有していない
  • 搭載部品の故障解析を行いたいが、購入先・調達先が原因調査に応じてくれない
  • 部品メーカより故障解析結果の報告を受けたが、納得がいかない/検証したい
     

部材/半導体メーカをはじめ、装置開発/設計/製造/品質保証の各部門と共に、数え切れない多くの問題を解決してきた経験豊富なスタッフが、解析はもちろん、あらゆる品質改善に至るまで、お客様のお悩み事を一からバックアップ致します。

 

 

半導体・電子部品解析手順、故障解析受託の流れ

故障解析の目的は、製品・部品不具合の根本原因を特定し、再発防止と品質改善につなげることにあります。解析の例とともにご紹介いたします。

半導体・電子部品解析手順

 

STEP1
ご相談

不具合発生状況(故障症状、頻度、製造工程の異常有無、ユーザー使用環境など)の情報をいただきます。
お客様からの情報を基に、まずは解析事例から故障原因を推定し、最適な解析方法をご提案します。
※お客様がご納得の上、ご指示頂けるまで作業は開始致しません。

STEP2
故障メカニズムの推測

電気特性の確認

外観観察と電気特性(IV特性など)の測定を行います(非破壊)。
これにより被疑箇所やメカニズムを推測します。

IV特性確認

IV特製確認
正常品と故障部品のIV特性を比較することで、特性異常を確認。
特定端子のオープン傾向を検出。

TDR確認

TDR確認
ネットワークアナライザーを使用し、正常品と故障部品のTDR比較で波形の差異を確認。
差異の位置(白丸部、横軸は時間)から、オープン箇所を推定。
※TDR(Time Domain Reflectometry:時間領域反射)

STEP3
非破壊解析

 

異常箇所・内部構造の確認

推測に基づき、非破壊手法による観察を行い異常個所を絞り込みます。


赤外線ロックインサーモグラフィー
発熱部が赤い(ロックイン赤外線発熱解析)
発熱画像と実際のイメージを重ね合わせることで、容易に故障個所を特定。
ショート傾向が確認されたIC部品をロックイン赤外線解析装置を用いて解析。
IC部品のサブストレート基板に発熱部を検出し、ショート箇所を特定。

 
3D-X線透視解析

IC内部の剥離箇所(3D-X線透視解析)
X線による透視像とサンプルを回転・合成させた3次元像(CT)により、断層像と、3次元像による確認が可能。
3次元像での正確な寸法測定ができるほか、接合部の剥離等が検出できるケースもある。

 

超音波探傷(C-SAM, SAT)

部品の接合部の均一性(写真上)、張り合わせ部品の未着箇所(写真下)
部品内部の構造や異常個所を超音波で観察する。
ICパッケージ内の樹脂剥離、部品の接合部の均一性(写真上)、張り合わせ部品の未着箇所(写真下)、
アルミダイキャストの巣など、空洞となっている箇所を検出可能。

STEP4
破壊解析
内部構造確認

異常個所の観察

内部構造確認、異物分析

特定した故障箇所の詳細調査のため、パッケージ開封(デキャップ)、
切断(断面研磨、平面研磨、試料調整)を行い、内部構造を確認します。
異物分析を行うこともあります。


光学顕微鏡による観察

剥離(変色部分)
故障部品のパッケージ樹脂を酸により除去し、光学顕微鏡にてチップを観察。
チップ表面の剥離(変色部分)と推定。

 

パッケージ開封後のSEM観察

パッケージ開封後のSEM観察
配線層にダメージを与えない為にレーザーオープナーにより樹脂を除去。
SEM観察によりサブストレート基板配線の断線を確認。


断面研磨加工後のSEM観察

断面研磨後のSEM観察
故障箇所の断面研磨を行い、SEM観察を実施。
パッケージ樹脂とサブストレート基板間にクラックが確認され、
機械的なストレス印加による配線の断線と推定。

材料分析
異物分析


透過型電子顕微鏡(TEM)

電解Niめっき上半田接合部に対しTEM分析を実施、微細なカーケンダボイド、
Sn相中にNi3Sn4金属間化合物を確認。
Sn相の硬さ変化によりクラックが発生しやすくなる可能性有。

オージェ電子分光装置(AES)

実装不良が発生。正常・不良半田ボールをAES深さ方向分析で比較。
半田ボールB(不良)は、半田ボールA(正常)より酸化膜が厚く成長。
実装不良の発生はこれが原因と推測。

STEP5
ご報告

一連の作業終了後に報告書をご提出します。

報告書は、解析結果だけを記載しているものではありません。
発生メカニズムや問題解決に向けた施策等、お客様のご要望に応じます。

※ご要望により、解決に至るまで徹底的にサポートさせて頂きます。
別途費用が発生する場合がございます。

 

 

事例|トランジスタの解析

外観だけでは異常を検出することができなかったトランジスタの解析事例をご紹介します。

非破壊解析

ショートが確認された調査品

ショートが確認された調査品
 

特性確認にて特異常を確認

IV特性の確認

 

X線観察で異常なし

X線観察で異常なし

 

破壊解析

開封(デキャップ)、異常なし

開封(デキャップ)、異常なし

 

ロックイン発熱解析にて発光箇所(ショート)検出

ロックイン発熱解析にて発光箇所(ショート)検出

 
アルミレイヤを除去し異常箇所を観察    
 アルミレイヤを除去し異常箇所を観察

 

SEMにより異常個所を特定    
 SEMにより異常個所を特定

 

FIB加工を行い、ダメージ箇所を確認
FIB加工を行い、ダメージ箇所を確認 

 

ご報告

  • ダメージ状態からESD破壊による短絡と判断
  • 改善策であるESD対策を複数ご提案

 

半導体・電子部品解析手順

 

半導体・電子部品解析付帯サービス(別のページに移ります)

 

 

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サービスパンフレット

エコチェッカII、ドライガーゼ方式による塩害分析、QCMセンサなど、腐食環境測定ツールをご紹介いたします。

腐食トラブルに関する課題に様々な側面からアプローチしたサービスです。

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