故障解析 - 半導体・電子部品

　故障解析手順として、故障発生状況を把握し、外観観察と電気特性から故障メカニズムを推測します。ロックイン赤外線発熱解析法、3D-X線透視解析法、超音波探査（SAT）法等から最適な非破壊解析手法を選択し、異常箇所を絞込みます。非破壊解析で絞込ができたら必要に応じて破壊解析に進みます。パッケージ樹脂開封を行い、光学顕微鏡、走査電子顕微鏡（SEM）観察、集束イオンビーム加工観察（FIB-SEM）、透過型電子顕微鏡（TEM）等による観察、または異物分析等をとおして原因を推定します。

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

　非破壊解析

故障解析の手順として、故障発生状況を把握し、外観観察と電気特性から故障メカニズムを推測します。
ロックイン赤外線発熱解析、3D-X線透視解析、超音波探査（SAT）等から最適な非破壊解析を選択し、異常箇所を絞込みます。

電気特性の確認

IV特性確認

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

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）

異常箇所・内部構造の確認

赤外線ロックインサーモグラフィー

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

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。

　破壊解析

パッケージ樹脂開封を行い、光学顕微鏡やエミッション顕微鏡での観察、機械的研磨での走査電子顕微鏡(SEM)観察等から原因を推定します。
更に、材料の状態、異物の特定、表面／破断面の解析等、材料分析の観点から、集束イオンビーム加工観察装置(FIB-SEM)による加工・観察、透過型電子顕微鏡(TEM)による観察等にて原因を推定します。

異常個所の観察

光学顕微鏡による観察

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

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

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

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相の硬さが変化しクラックが発生しやすくなる可能性あり。

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。

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