DIPIPM的失效解析流程

讲座导语

DIPIPM是双列直插型智能功率模块的简称，由三菱电机于1997年正式推向市场，迄今已在家电、工业和汽车空调等领域获得广泛应用。本讲座主要介绍DIPIPM的基础、功能、应用和失效分析技巧，旨在帮助读者全面了解并正确使用该产品。

4.2失效解析流程

4.2.1   失效解析的概念

一般而言，通过分析失效现象，查找失效原因和失效机理，并提出预防再失效对策的一系列活动被称为失效分析。本篇为大家介绍的失效解析是指，通过借助电气设备和化学手段对客户市场返还回来的不良功率半导体器件（例如DIPIPM）的失效原因进行无损分析和有损分析的过程。

4.2.2   失效解析的目的

三菱电机为客户提供市场返还不良功率半导体器件的失效解析业务，从分析器件的失效现象和失效内容入手，进一步推导出失效模式与失效机理，从而确定造成失效的根本原因，并以此为客户提出改善器件使用方法的建议，防止相同失效模式在客户端的重复发生，致力于提高客户的使用舒适度，降低三菱电机功率半导体产品失效率。

4.2.3   失效解析的流程

一般而言，失效解析流程分为：明确分析对象、确认失效模式、研究失效机理、判断失效原因，提出改善预防措施这五大部分。

三菱电机为客户提供的市场返还不良功率半导体器件的失效解析服务，在延续上述内容的基础上，又进一步细分为下述八个部分。整体解析按照先实施无损分析（外观及电气特性相关参数确认），后实施有损分析（化学品解析）的原则进行。

1：信息确认

接收到客户返还的失效功率半导体器件样品后，首先进行信息与实物的核对登记。

2：外观检查

信息确认无误后，通过肉眼和光学显微镜确认客户返还样品与正常器件之间的差异，需要确认的内容包括：样品表面是否有沾污、破损、隐裂等问题；管脚是否存在缺失、变形等问题；背面铜箔上有无沾污、氧化变色、硫化变色等问题。同时，需要拍照保留样品进行失效解析前的原始状态。    

3：X射线检查

通过实施X射线检查对样品实施非破坏性确认。X射线可以在不损坏器件表面塑封体的情况下，拍摄出其内部结构。通过X射线呈像可以确认器件内部金属框架和金属键合线的形状，从而判断有无框架变形或者金属键合线变形等问题。

4：静态电气特性确认

利用图示仪可以对样品进行简单的电气特性确认，通过手动测试样品的静态特性及整体绝缘属性是否良好，可以初步确认样品的失效区域。

5：直流多点测试确认

完成手动测试后，需要利用专用设备来进一步验证样品的直流特性。直流多点测试的判定规格也需参照量产产品的判定规格来设定，因此在更全面的确认样品电气特性的同时，也可以验证之前手动测试的结果是否准确。

6：样品开封

在完成上述所有步骤后，对确认已经失效的样品进行开封解析。根据样品型号、失效位置等的不同，样品的开封解析方法也可分为全部开封和局部开封两种。

①   全部开封

全部开封是指，在对样品进行简单的预处理之后，采用浸泡强酸混合溶液的方式，腐蚀掉样品外部的树脂以暴露出样品整体框架和打线结构。全开封后的产品方便观察整体芯片样貌和打线形态，但其无法继续用于进一步的电性能测试。

②   局部开封

局部开封是指，通过电气特性测试结果确认样品失效位置，仅对失效区域进行小范围开封的方法。同时，因为合金线易溶于强酸，所以局部开封的方法也广泛应用于合金线产品的开封。在完成开封位置的定位后，通过镭射机去除对象位置上的多余塑封体，再采用特殊调配的化学品对镭射完成区域进行开封。局部开封后的样品仍可保存其原本的形态，在没有损伤键合线的情况下可以用于进一步的电性能测试。                                

7：失效位置确认

开封完成后，需进一步确认样品的失效位置及失效现象，根据样品上各失效点的大小形状的不同，需要通过不同的方法进行确认。

①   对于芯片表面存在大面积损坏时，一般采用光学显微镜进行观察；

②   对于芯片表面存在微小损坏和确认键合线状态时，一般采用更高倍率的高倍显微镜或扫描电子显微镜进行观察；

③   对于显微镜下无法识别的细微损坏，会选用液晶热点检测或热成像分析的方式找出损坏点，并提供坏点显影的照片在报告中。其中，液晶热点检测是指利用液晶在温度高于某个临界温度时，会变成各向同性的独特特质，通过对芯片施加电压，确认芯片能耗分布，找出产品的漏电通道；热成像分析是指用红外热成像仪扫描整个芯片后，利用芯片正常发热的热量小于芯片上失效点发热的热量的原理，找出芯片上的失效点。

8：报告制作

在完成上述一系列的无损分析和有损分析之后，基本可以通过样品的失效现象推测可能的失效模式，对于常见失效模式可依据以往经验推测出其主要失效原因，并提出相应的改善建议。

本节《失效解析流程》的分享到此结束，下一节我们将继续为您带来相关分享，敬请期待。

关于三菱电机

三菱电机创立于1921年，是全球知名的综合性企业。截止2023年3月31日的财年，集团营收50036亿日元（约合美元373亿）。作为一家技术主导型企业，三菱电机拥有多项专利技术，并凭借强大的技术实力和良好的企业信誉在全球的电力设备、通信设备、工业自动化、电子元器件、家电等市场占据重要地位。尤其在电子元器件市场，三菱电机从事开发和生产半导体已有60余年。其半导体产品更是在变频家电、轨道牵引、工业与新能源、电动汽车、模拟/数字通讯以及有线/无线通讯等领域得到了广泛的应用。

审核编辑：汤梓红