電子部品・半導体などの故障解析コーナー

故障解析とは、市場や実装工程で生じた部品の故障状況を把握し、電気特性の測定や様々な観察・解析で故障原因の究明を行うことです。製品の品質やメーカーの信頼性向上のために行われます。

出荷した製品に不具合が発見された場合、故障解析により、不具合の根本原因を究明して生産プロセスに解析結果を反映することで、同類の不具合を未然に防止できます。
また、製品開発課程で見出した不具合を解析し、フィードバックすることで、より高品質な製品に改善することができます。

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  ロックイン発熱解析（LIT）による故障部位検出
  （写真提供：沖エンジニアリング株式会社様）

一般的な流れとして、故障状況の把握、外観検査での状況確認から始まり、電気的な測定、非破壊での検査を行い、故障部位の見当をつけます。
その後、開封（デキャップ）し、故障部位の絞込みを経て、さまざまな物理化学的解析から故障のメカニズムを推定していきます。

試験名をクリックすると、その試験に対応可能な企業が表示されます。

故障状況の把握

故障解析の方法・手順を決定するために、使用条件などの故障発生状況、不具合内容などの確認

外観検査

• 光学顕微鏡観察
  拡大して良品との相違を観察
• 走査型電子顕微鏡観察（SEM）
  破断面、異物付着、ウィスカ、変色、イオンマイグレーションを観察
• 電子線マイクロアナリシス分析（EPMA）
  リード間の汚染分析、金属マイグレーションなどの元素分析

電気的特性検査

• LSIテスター評価
  テストプログラムを用いて、故障品の詳細な電気特性を評価
• AC・DC特性評価
  カーブトレーサ、微少電流計、オシロスコープなどを用いて評価

非破壊検査

• X線CT
  電子機器内部の状態（異物や変形など）を観察
• 超音波探査（SAT）、超音波顕微鏡（SAM）
  剥離やクラック、はんだ耐熱性評価などを確認
• 発熱解析
  ショート、リーク等に伴う発熱箇所を特定

開封

• デキャップ
  内部のチップやワイヤーを観察するため、パッケージ樹脂を除去

チップ表面検査

• 表面研磨
• エッチング
  観察を行なうため、配線層や層間絶縁膜を一層ずつ剥離

故障部位の特定

• 発光解析
  不良起因による発光を検出し不良箇所を特定
• プロービング解析
  SEMやAFM中で微細な探針をLSI上にあてて電気特性を測定
• OBIC/OBIRCH解析
  レーザー照射による電流変化から電流経路の異常箇所を特定
• レーザボルテージプロービング（LVP）
  赤外光を用いて、主にトランジスタの電位信号を測定
• 電子ビームテスティング（EBT）
  電子ビームを用いてチップ上の配線の電位信号波形を測定
• 電子線誘起電流法（EBIC）
  試料内部の電界構造（半導体の接合構造）に関する情報を得る
• EBAC解析
  高抵抗部を境にコントラストが発生し、不良位置を特定
• 発熱解析
  故障部位に異常電流が流れた場合、その発熱箇所を特定
• SDL解析
  レーザーを照射し、機能テストのPass/Fallから異常箇所を特定
• 液晶法（LCM）
  熱変化による液晶の相転位を観察し、不良箇所を特定
• PVC法（電位コントラスト）
  吸収電流が流れる経路の違いにより電位コントラストが異なることを利用して、故障箇所を特定

マーキング

• レーザーマーキング
• FIBマーキング
  不良箇所特定後に任意の箇所に微小で正確なマーキングを行うことにより、その後の物理解析の位置出しを容易にします。

物理化学的解析/構造解析

• 集束イオンビーム加工観察（FIB）
  高い位置精度でSEM用の断面試料、TEM用の薄膜試料を作成
• 光学顕微鏡観察
  マクロな視野での観察やSEM観察前の前処理状態を確認
• 走査型電子顕微鏡観察（SEM）
  光学顕微鏡に比べ深い焦点深度で試料表面の形状を観察
• 透過型電子顕微鏡観察（TEM）
  SEM観察よりも高い空間分解能で、断面観察が可能
• 走査透過電子顕微鏡観察（STEM）
  TEMでは加速電圧が強すぎて コントラストがつかない試料を観察
• 電子線マイクロアナリシス分析（EPMA）
  極表面近傍の元素分布状態を解析
• 電子線エネルギー損失分光解析（EELS）
  粒界や欠陥といった局所領域における元素分析・電子状態を解析
• X線光電子分光分析（XPS）
  試料の表面にある電子の結合エネルギーから構成元素を同定
• 二次イオン質量分析（SIMS）
  表面の汚染分析、深さ方向の不純物分布の評価など
• オージェ電子分光分析（AES）
  異物、変色・腐食、汚染の分析など、最表面の元素組成を測定
• フーリエ変換赤外分光分析（FT-IR）
  定性、定量分析が容易、比較的低感度
• 原子吸光分析（AA）
  物質に含まれる微量金属の元素分析

原因特定

故障メカニズム、故障原因を特定し、フィードバック