功率半導(dǎo)體器件及模組封裝失效的原因可以概括為封裝測試過程引起的失效，芯片設(shè)計(jì)缺陷引起的失效和芯片制造過程中引起的失效三類。對于失效的器件，首先需要驗(yàn)證并確定失效模式，然后確定失效的種類，即器件是電性能失效還是物理失效，再確定需要分析的失效種類，失效機(jī)理和失效位置，后根據(jù)分析結(jié)果制定并實(shí)行適當(dāng)?shù)恼拇胧?
功率半導(dǎo)體器件及模組封裝的失效分析的目的和應(yīng)用
功率半導(dǎo)體器件在工作過程中發(fā)熱量及工作電壓，電流較大，因此其在應(yīng)用中更容易出現(xiàn)過電應(yīng)力（Electrical Over Stress，EOS）失效，此外也存在很多封裝缺陷可以直接或間接的導(dǎo)致器件在測試或上機(jī)應(yīng)用時失效。
通常會在以下幾種情況下進(jìn)行封裝失效分析
1.電性能測試后
2.可靠性測試后
3.上機(jī)失效后
功率半導(dǎo)體器件及模組封裝的失效分析機(jī)理
封裝導(dǎo)致的器件失效存在多種機(jī)理，通常包括封裝應(yīng)力，封裝污染，靜電損傷，物理損傷及缺陷等
1.封裝應(yīng)力
封裝后的器件由多種熱膨脹系數(shù)不同的材料結(jié)合而成，如果材料和工藝的選擇不合理，在封裝，組裝以及上機(jī)使用過程中就會出現(xiàn)過大的應(yīng)力導(dǎo)致芯片性能發(fā)生改變。一方面，封裝會給芯片帶來不同程度的應(yīng)力，如劃片，裝片，鍵合和塑封等過程產(chǎn)生的機(jī)械應(yīng)力和熱應(yīng)力；另一方面，封裝材料和工藝的選擇會影響產(chǎn)品在封裝及使用過程中所承受的機(jī)械應(yīng)力和熱應(yīng)力極限，如芯片粘接材料厚度的不同會直接影響封裝結(jié)構(gòu)對芯片的保護(hù)和緩沖
2.封裝污染
封裝過程中芯片需要經(jīng)過多個環(huán)節(jié)的加工和處理（例如芯片暴露在不同環(huán)境中或與不同物質(zhì)接觸），并與塑封料等封裝材料相結(jié)合
3.靜電損傷
4.物理損傷及缺陷
功率半導(dǎo)體器件及模組封裝的失效分析方法
失效分析（Failure,Analysis,FA）是指產(chǎn)品失效后，通過對產(chǎn)品外觀，結(jié)構(gòu)，功能等的系統(tǒng)研究，從而鑒別失效模式，確定失效機(jī)理和失效演變的過程。
1.電性能分析
（1）開短路測試：根據(jù)器件的定義可以簡單地判斷出產(chǎn)品的開路或短路情況。
（2）功能測試：根據(jù)器件的特性簡單判斷器件是否具有該功能。例如,MOSFET的開啟功能
（3）參數(shù)測試：通過用常規(guī)的測試機(jī)測試，獲得器件特定的參數(shù)或全部參數(shù)，獲知器件對實(shí)際參數(shù)相對標(biāo)準(zhǔn)值的偏離值或范圍，并進(jìn)行評估和判斷。
（4）曲線特征分析
（5）應(yīng)力下的測試分析：包括室溫電性能測試，高溫試驗(yàn)電性能測試，壓力下電性能測試。
2.無損分析
無損分析即在不破壞產(chǎn)品外觀，功能的前提下進(jìn)行的失效分析，主要有外觀檢查，聲學(xué)掃描和X射線掃描三種分析方法。
（1）外觀檢查
外觀檢查一般使用顯微鏡對產(chǎn)品外觀檢查，判斷器件的塑封體和引腳是否存在裂紋，破損，沾污，異物等異常
（2）聲學(xué)掃描
聲學(xué)掃描是使用聲學(xué)掃描顯微鏡（Scanning Acoustic Microscope）對功率器件內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢查的分析方法。推薦設(shè)備：Nordson Sonoscan D9650系列超聲掃描顯微鏡C-SAM
（3）X射線掃描
X射線是一種波長短，能量高的電磁波，可以穿透很多不透明的物質(zhì)。X射線的穿透力與自身的能量和被穿透物質(zhì)的密度有段。利用這種特性，可以把密度不同的物質(zhì)區(qū)分開來。推薦設(shè)備：DAGE Quadra 5 X射線檢測機(jī)Q5 X-Ray
3.有損分析
有損分析的目的是驗(yàn)證之前新型的各種分析是否準(zhǔn)確，或者是對一些通過無損分析無法確定的失效機(jī)理進(jìn)行確認(rèn)，如芯片損傷等。
（1）開帽（Decap）是通過一定方式去除塑封料的過程
（2）腐球（Crate）是使用化學(xué)試劑將芯片表面結(jié)構(gòu)去除，直接檢查硅層的分析方法
（3）切片是對產(chǎn)品進(jìn)行切割，研磨拋光后檢查截面的分析方法
