故障解析 - 半導体・電子部品
部品が壊れた！その原因は？故障原因の調査をお手伝いいたします。
故障している部品まで特定できたが、どのような調査をして良いのかわからない。
故障解析を行いたいが、十分な設備を保有していない。
搭載部品の故障解析を行いたいが、購入先・調達先が原因調査に応じてくれない。
部品メーカより故障解析結果の報告を受けたが、納得がいかない／検証したい。
非破壊解析
故障解析の手順として、故障発生状況を把握し、外観観察と電気特性から故障メカニズムを推測します。
ロックイン赤外線発熱解析、3D-X線透視解析、超音波探査（SAT）等から最適な非破壊解析を選択し、異常箇所を絞込みます。
電気特性の確認
IV特性確認
正常品と故障部品のIV特性を比較することで、特性異常を確認。特定端子のオープン傾向を検出。
TDR確認
ネットワークアナライザーを使用し、正常品と故障部品のTDR比較で波形の差異を確認。
差異の位置（白丸部、横軸は時間）から、オープン箇所を推定。
※TDR（Time Domain Reflectometry：時間領域反射）
異常箇所・内部構造の確認
赤外線ロックインサーモグラフィー
発熱画像と実際のイメージを重ね合わせることで、容易に故障個所を特定。
ショート傾向が確認されたIC部品をロックイン赤外線解析装置を用いて解析。
IC部品のサブストレート基板に発熱部を検出し、ショート箇所を特定。
3D-X線透視解析
X線による透視像とサンプルを回転・合成させた3次元像(CT)により、断層像と、3次元像による確認が可能。
3次元像での正確な寸法測定ができるほか、接合部の剥離等が検出できるケースもある。
超音波探傷（C-SAM, SAT）
部品内部の構造や異常個所を超音波で観察する。
ICパッケージ内の樹脂剥離、部品の接合部の均一性（写真上）、張り合わせ部品の未着箇所（写真下）、アルミダイキャストの巣など、空洞となっている箇所を検出可能。
破壊解析
パッケージ樹脂開封を行い、光学顕微鏡やエミッション顕微鏡での観察、機械的研磨での走査電子顕微鏡(SEM)観察等から原因を推定します。
更に、材料の状態、異物の特定、表面／破断面の解析等、材料分析の観点から、集束イオンビーム加工観察装置(FIB-SEM)による加工・観察、透過型電子顕微鏡(TEM)による観察等にて原因を推定します。
異常個所の観察
光学顕微鏡による観察
故障部品のパッケージ樹脂を酸により除去し、光学顕微鏡にてチップを観察。 チップ表面の剥離（変色部分）と推定。
パッケージ開封後のSEM観察
配線層にダメージを与えない為にレーザーオープナーにより樹脂を除去。
SEM観察によりサブストレート基板配線の断線を確認。
断面研磨加工後のSEM観察
故障箇所の断面研磨を行い、SEM観察を実施。
パッケージ樹脂とサブストレート基板間にクラックが確認され、機械的なストレス印加による配線の断線と推定。
材料分析
透過型電子顕微鏡（TEM）
電解Niめっき上半田接合部に対しTEM分析を実施、微細なカーケンダボイド、Sn相中にNi3Sn4金属間化合物を確認。Sn相の硬さが変化しクラックが発生しやすくなる可能性あり。
オージェ電子分光装置（AES）
実装不良が発生。正常・不良半田ボールをAES深さ方向分析で比較。半田ボールB（不良）は、半田ボールA（正常）より酸化膜が厚く成長。
実装不良の発生はこれが原因と推測。
ICのパッケージ開封
半導体部品の低コスト化に伴い、金(Au)ワイヤから銅(Cu)ワイヤ、銀(Ag)ワイヤへの移行が加速。後の調査に支障をきたさないよう、IC形状や解析内容に合わせダメージを抑えたパッケージ開封手法が求められます。
当社では、独自に開発した手法により、ワイヤの溶解を抑えパッケージ開封を行うことが可能です。
- ワイヤ状態の観察が可能
ワイヤの溶解を抑えた開封手法により、ワイヤ表面やボンディングの状態などの観察が行えます - 開封後の通電が可能
機能を損なわず開封出来るため、エミッション観察 など、通電しながらチップ観察が行えます - スタック部品の開封も可能
高低差のある構造のワイヤ形状も観察が行えます
※開封後のワイヤ状態は、樹脂種、ワイヤ種、形状等により程度が異なります。ご希望の解析が可能か是非ご相談ください。
銅ワイヤ使用品 パッケージ開封事例
既存のパッケージ開封方法では樹脂と共に銅ワイヤも溶解されていることが難点でした。
従来の開封手法（左図：ワイヤ断線、右図：ワイヤ細り）
当社開発手法
銀ワイヤ使用品 パッケージ開封事例
金ワイヤと同等の特性を持ち、ボンディング設備が流用可能な利点がある一方、薬品ダメージが大きい銀ワイヤ。
銀ワイヤへのダメージを抑えたパッケージ開封が可能です。
※日本サイエンティフィック株式会社様の飽和法による
ワイヤ状態
ボンディング状態
関連所有設備： レーザーオープナー
レーザーオープナーはチップ極限まで封止樹脂をレーザー加工により除去等を行う装置です。
・メーカー：日本サイエンティフィック
・型格：PL121
レーザーオープナー外観と庫内大きさイメージ
装置概要（仕様）
※ご希望の条件で試験可能かどうか、試験条件をご連絡ください。
| 項目 | 仕様 |
|---|---|
| 試料最大寸法 | W397 x D170 x H20mm |
| 加工可能領域 | 最大 50 x 50mm |
| 特徴 |
|
レーザーオープナーによるLSIの開封事例
LSI回路修正サービス
多層化、高集積化が進むLSI。回路加工にお困りではありませんか？
下層の微細配線の切断・接続先変更、幅広い電源配線の下層にある微細配線の加工、 動作するLSIを早急にお届けしなければならないなど、 FIBによる高品質な回路加工、配線加工サービスを提供しております。
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☑ 最小試料数1個からご相談をお受けします。
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対応可能テクノロジ
- 28nm ～ 2um品
- 28nmプロセス14層品の下層（2層目切断／2-3層目接続）の加工実績あり
加工実績
- 10,000個以上、20年以上の実績あり
- ロジック回路の修正
- 下層配線の加工
- プローブ測定用パッドの作成
- Bump近傍の加工
- 広い領域での加工
- AL配線、Cu配線、いずれも加工可能です。
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- 特殊なサンプル形状でも対応いたします。（ご相談ください。）
- まずは概要でかまいませんのでご要望をお聞かせください。
- 概算費用、納期は、加工技術者との加工内容の相談の中でご提示させていただきます 。
※当サービスは、当社協力会社での実施（愛知県／お立会い可能）となります。加工技術者より直にご連絡を差し上げます。
