元器件的可靠性测试中DPA和FA是什么

破坏性物理分析（以下简称DPA）和失效分析（以下简称FA）是一项新兴工程，起源于二战后期。从20世纪50年代开始，国外已兴起了可靠性的技术研究，而国内则是从改革开放初期才开始发展。

1 、失效分析（ FA ）

美国军方在20世纪60年代末，到70年代初采用了，以失效分析为中心的元器件质量保证计划，通过：制造、试验来暴露问题，经过失效分析找出原因，改进设计、工艺和管理，而后再制造，再试验，再分析，再改进，多次循环，在6～7年间使集成电路的失效率从7×10-5/h降到3×10-9/h，集成电路的失效率降低了4个数量级，成功的实现了“民兵Ⅱ”洲际导弹计划、阿波罗飞船登月计划等。可见FA在各种重大工程中起到的作用是功不可没的。归结起来，FA的作用有主要以下5点：

1）通过FA得到改进设计、工艺或应用的理论和思想。

2）通过了解引起失效的物理现象得到预测可靠性模型公式。

3）为可靠性试验（加速寿命试验、筛选）条件提供理论依据和实际分析手段。

4）在处理工程遇到的元器件问题时，为是否要整批不用提供决策依据。

5）通过实施FA的纠正措施可以提高成品率和可靠性，减少系统试验和运行工作时的故障，得到明显的经济效益。

2 、破坏性物理分析（ DPA ）

DPA是作为失效分析的一种补充手段，在进行产品的交付验收试验时，由具有一定权威的第三方或用户进行的一种试验。它的主要特点是对合格元器件做分析。

DPA的作用：如何减少缺陷是pcba加工厂可靠性工作的重要内容。即使是合格品，也可能存在缺陷。对合格品的分析就是采用与失效分析同样的技术方法，调查评估特性良好的电子元器件的缺陷。二次筛选试验中，采取对合格品抽样进行分析的措施，很容易早期发现电子元器件的的缺陷，以反馈给pcba生产厂商改进和提高自己的生产工艺等。DPA有利于发现异常批次性的产品，以保证提高装机产品的可靠性。

例如，航天某所在对进口的某批集成电路进行DPA试验时，发现所抽样品和追加样品均有不符合标准规范规定的裂纹。在对某国产云母电容进行的DPA抽样试验中，发现有不少器件端电极与云母片间有较大的空洞。这些都有利于拒用有批次性缺陷的电子元器件，从而更好的保证航天产品的可靠性。

总的来说，在二次筛选试验中开展DPA与FA工作，对重大工程产品的质量保障与可靠性提高都有着非常大的作用。

3 、其他人为因素造成的失效

在电子元器件的筛选检测过程中，主要还存在以下几种方面失效：

1）程序设置不当造成电子元器件的检测失效；

2）极性接反造成元器件失效；

3）错误信号造成元器件失效；

4）电应力过冲造成元器件失效；

5）适配器误用造成电子元器件失效；

6）插拔方式不当造成机械应力失效；

7）在存放过程中误将某些有极性的元器件放反等。

这些现象都是曾经有过案例，如某所在检测某一三极管时因程序设置不合理造成该器件烧毁；某厂使用的以钽电解电容在系统调试中发现失效，调查分析原因为该批器件在保存过程中误将其中靠近所使用器件的一只器件极性放反。

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dpa意思是破坏性物理分析。在元器件的生产批随机抽取适当数量的样品，采用一系列非破坏和破坏性的方法来检验元器件的设计、结构、材料、制造质量是否满足预定用途及相关规范要求。dpa技术不但适用于军用电子元器件，而且也同样适用于民用电子元器件，如采购检验、进货验货及生产过程中的质量监测等均可应用dpa技术。

一般来说，集成电路在研制、生产和使用过程中失效不可避免，随着人们对产品质量和可靠性要求的不断提高，失效分析工作也显得越来越重要，通过芯片失效分析，可以帮助集成电路设计人员找到设计上的缺陷、工艺参数的不匹配或设计与操作中的不当等问题。失效分析的意义主要表现具体来说，失效分析的意义主要表现在以下几个方面： 失效分析是确定芯片失效机理的必要手段。 失效分析为有效的故障诊断提供了必要的信息。 失效分析为设计工程师不断改进或者修复芯片的设计，使之与设计规范更加吻合提供必要的反馈信息。 失效分析可以评估不同测试向量的有效性，为生产测试提供必要的补充，为验证测试流程优化提供必要的信息基础。失效分析主要步骤和内容芯片开封：去除IC封胶，同时保持芯片功能的完整无损，保持 die，bond pads，bond wires乃至lead-frame不受损伤，为下一步芯片失效分析实验做准备。SEM 扫描电镜/EDX成分分析：包括材料结构分析/缺陷观察、元素组成常规微区分析、精确测量元器件尺寸等等。探针测试：以微探针快捷方便地获取IC内部电信号。镭射切割：以微激光束切断线路或芯片上层特定区域。EMMI侦测：EMMI微光显微镜是一种效率极高的失效分错析工具，提供高灵敏度非破坏性的故障定位方式，可侦测和定位非常微弱的发光（可见光及近红外光），由此捕捉各种元件缺陷或异常所产生的漏电流可见光。OBIRCH应用（镭射光束诱发阻抗值变化测试）：OBIRCH常用于芯片内部高阻抗及低阻抗分析，线路漏电路径分析。利用OBIRCH方法，可以有效地对电路中缺陷定位，如线条中的空洞、通孔下的空洞。通孔底部高阻区等，也能有效的检测短路或漏电,是发光显微技术的有力补充。

LG液晶热点侦测：利用液晶感测到IC漏电处分子排列重组，在显微镜下呈现出不同于其它区域的斑状影像，找寻在实际分析中困扰设计人员的漏电区域（超过10mA之故障点）。

定点/非定点芯片研磨：移除植于液晶驱动芯片 Pad上的金凸块， 保持Pad完好无损，以利后续分析或rebonding。

X-Ray 无损侦测：检测IC封装中的各种缺陷如层剥离、爆裂、空洞以及打线的完整性，PCB制程中可能存在的缺陷如对齐不良或桥接，开路、短路或不正常连接的缺陷，封装中的锡球完整性。

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