电容失效分析：概念、实例与改进措施

失效分析是一种关键的电子元器件可靠性管理手段，它专注于理解并解决设备在使用过程中出现的问题，确保产品的长期稳定运行。本文以某EPROM为例，探讨了失效分析的概念和实际应用。 当EPROM使用后失去读写功能，这是一个典型的失效案例。失效模式表现为电源对地的待机电流下降，这表明可能存在电路问题。通过深入调查，发现失效部位是部分电源内引线熔断，这是由于失效机理中的闩锁效应导致的。闩锁效应是指电子设备在某些特定条件下，由于电流集中或电压升高，引起内部结构异常，导致永久性损坏。 确定失效责任方是失效分析的重要环节。在这个例子中，通过模拟试验，科研人员能够重现并确认故障是由电源内引线的熔断引发的。这样的分析有助于找出故障的根本原因，避免类似问题的重复发生。 针对上述问题，改进措施建议包括改善供电电网设计，增加保护电路以防止电流过高，以及可能的话，调整元件的制造工艺，如采用高温淀积、增加铝颗粒直径、掺杂铜等方法来减少电迁移的风险，同时控制工作温度和优化互连工艺。 失效物理是专门研究电子元器件失效机理的学科，它区别于器件物理，后者主要关注器件的静态性能。失效物理的用途广泛，包括失效分析和可靠性评价。失效分析通过确定失效模式和机理，提出针对性的纠正措施，确保产品质量。可靠性评价则通过失效物理模型，如应力-强度模型和应力-时间模型（反应论模型），来评估产品的抗应力能力、平均寿命，以及预测在不同环境条件下的耐久性。 应力-强度模型适用于那些由于一次性或偶然事件造成的失效，如过电应力、静电放电等，而应力-时间模型则适用于受持续时间影响的失效，如金属电迁移、腐蚀等。这些模型可以帮助设计者和工程师理解产品在长期使用中的性能变化，从而采取预防性和改进措施。 失效分析不仅是故障排除的过程，更是提升产品可靠性的重要工具，它通过对失效现象的深入剖析，揭示出元器件性能劣化的物理机制，为优化设计和生产流程提供了宝贵的数据支持。