在新能源汽车、光伏逆变器、工业电机驱动等高可靠性应用场景中，功率半导体器件的稳定性直接决定了整机系统的寿命与安全。然而，器件在生产或使用过程中常因材料缺陷、工艺偏差或环境应力而提前失效。如何快速定位失效根源、提出有效改进方案，成为企业提升产品质量的核心课题。失效分析，正是打通这一“黑箱”的关键钥匙。
为什么失效分析不可或缺？
失效不是终点，而是优化的起点。一次精准的失效分析不仅能解释“为什么坏”，更能回答“如何不再坏”。它贯穿于产品研发、量产监控与售后改进全周期，是实现质量闭环管理的核心环节。
失效分析五步法：从现象到根因的逻辑闭环
1. 失效背景深度调查：精准锁定问题边界
- 失效现象：是否完全失效？是否引发上下游异常？
- 失效比例：偶发个例 or 批量集中？
- 使用环境：高湿（海边）、高海拔、高温循环？
- 阶段与变更：发生在新品导入期？近期是否有材料或工艺变更？
精准的背景信息可减少50%以上的无效分析路径。
2. 定制化分析方案：效率与成本的平衡
基于初步信息，制定“非破坏 → 半破坏 → 破坏性”递进式分析策略。方案动态调整，确保每一步都指向根因，避免“大海捞针”。
3. 多维度物理与电学定位：不放过任何蛛丝马迹
依托高精度设备，对失效点进行层层剥离与成像，确保真实失效特征不被掩盖或污染。
4. 根因推断与逻辑验证：从“可能”到“确定”
结合微观形貌、元素成分、结构异常与使用场景，构建失效路径图，并通过实验复现验证。
5. 预防与改进建议：闭环才是终点
- 优化原材料选型
- 调整固晶/键合工艺参数
- 改进封装结构设计
- 增强可靠性测试条件
- 强化来料与过程质量监控
多数客户止步于“找到原因”，而真正的价值在于“防止再发”。
功率器件失效分析关键测试项目一览
| 模块 | 测试内容 |
|---|---|
| 电学性能 | RDS(ON)、BVDSS、Qg、Eon/Eoff、Trr、Rth(j-c) 等静态/动态参数 |
| 塑封料分析 | 气泡/空洞检测、FTIR成分分析、ESD元素污染、耐热性评估 |
| 固晶与粘结 | 空洞率、粘结层厚度、顶针痕、芯片平整度、钝化层损伤 |
| 芯片本体 | 元胞结构测量、缺陷定位、清洁度、ESD抗扰度 |
| 引线键合 | IMC界面健康、弧高/线径、焊点形貌、PAD成分分析 |
| 引线框架 | 镀层厚度、成分均匀性、老化变色机理（如DBC基板） |
为什么选择专业团队？精度、经验与数据库缺一不可
失效分析不仅是“看图说话”，更是多学科交叉的系统工程。它要求：
- 设备精度：纳米级成像（FE-SEM、FIB）、微秒级动态参数捕捉（B1506A）
- 制样技艺：避免二次损伤，保留原始失效特征
- 机理理解：熟悉车规（AEC-Q101）、工业级等不同应用的应力模型
- 案例积累：拥有数千例真实失效数据库，可快速匹配失效模式
总结：失效分析是质量进化的加速器
功率半导体器件的可靠性提升，不能依赖“试错”或“经验猜测”。通过结构化、数据驱动的失效分析流程，企业可将每一次失效转化为产品迭代的燃料。从材料选择到工艺控制，从测试标准到寿命预测，失效分析提供的是全链条的质量洞察力。
深圳德恺检测专注于半导体器件可靠性与失效分析服务，拥有一支由7名博士、13名硕士组成的技术团队，配备B1505A/B1506A、FE-SEM、FIB、Thermal EMMI等国际一流分析设备。我们已为新能源汽车、光伏、轨道交通等领域客户提供数千例功率器件（MOSFET、IGBT、SiC等）失效根因分析与改进方案，助力客户通过AEC-Q认证、新产品验证及量产质量管控。
让每一次失效，都成为产品更可靠的起点。
