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晶元光电四元LED晶片


晶元 FA分析手法介紹 分析手法介紹

Time: 2008.09.27 Prepared by 王家隆 客服處故障分析部 晶元光電 王家隆/客服處故障分析部 客服處故障分析部/晶元光電

晶元FA客訴分析步驟 晶元 客訴分析步驟 客訴分析 Special Case之分享 (b-AC032-08027 與b-AC032-08027) 之分享 Ir、Vf issue與打不黏之分析步驟 與打不黏之分析步驟 FA tools introduction (EDS, OBIRCH , EMMI) 分析手法注意事項(電性測量 手法) 分析手法注意事項 電性測量, EDS,Decap手法 電性測量 手法

晶元FA客 晶元 客訴分析步驟
確認客戶抱怨不 良現象 Y N 判定是否合乎 出貨(內部 內部)規格 出貨 內部 規格 Y N 判定是否工程, 判定是否工程 應用相關問題 Y 協助工程解決客戶之應用問題 協助客服或業務與客戶討論 ,是否為雙方規格定義落差 協助工程找出原因 N 與客服或業務確認產品品質 檢驗方式, 狀態, 條件是否相 同

Special Case (億光恆光廠之客戶之抱怨 億光恆光廠之客戶之抱怨b-AC032-08027 ) 億光恆光廠之客戶之抱怨
客戶端使用ES-CAYL512 lamp 發生缺亮現象 chip電性high Vf and Ir fail 金球皆有燒融變形的情形, pad周圍ITO有裂痕與燒毀的情形

金球有燒融變形的現象

A 區域

B 區域

Special Case

(億光恆光廠之客戶抱怨 億光恆光廠之客戶抱怨b-AC032-07031 ) 億光恆光廠之客戶抱怨 chip Ir fail

客戶端使用ES-CEBH712C lamp 發生Ir fail

N pad 擴散至 P pad 區域,此類似 metal migration

客訴資訊之完整 客訴訊息: 客訴訊息:
(1)End User第一次使用? (2)End User一直都有使用,且製程都沒改變,此異常為第一次發生? (3)End User一直都有使用,且製程都沒改變,此異常一直都有發生, 但這次異常比率偏高? (4)End User一使用即發現異常(過完回銲流即發生) ? (5)End User用了一段時間才發生異常 ? (6)使用之環境與條件 ? (7)不良率 ? (8)可疑批號 ?

客訴狀態之初判 客戶反應死燈或暗燈: 客戶反應死燈或暗燈:
(1)Open、Short還是電性正常 ? (2)是否有閃爍、Vf unstable或 Ir unstable? 電性測量(先確認 再確認Ir@-10V(uA)限流 限流10uA), 若已發 電性測量 先確認Vf@10uA(V),再確認 先確認 再確認 限流 現異常則不做高電流測量(>1mA) 現異常則不做高電流測量 初判為Vf issue (open), Ir issue
No.1 Vf@10uA(V) Ir@-10V(uA) Vf@20mA No.1 Vf@10uA(V) Ir@-10V(uA) Vf@20mA(V) 1.63 0.07 >3 0.11 >10 No.2 0.184 >10 No.3 0.44 >10 No.4 1.5 >10 No.5 0.038 >10 No.6 0.033 >10

已發現有Ir fail之現象 不做20mA點測,預防二次傷害。 之現象, 20mA點測 已發現有Ir fail之現象,不做20mA點測,預防二次傷害。 No.2 >3 0.07 NA No.3 NA NA NA No.4 2.08 0.07 NA No.5 >3 0.073 NA No.6 >3 0.08 NA No.7 1.65 0.07 >3 No.8 >3 0.001 NA

Ir 客訴之分析步驟

Step1:測量電性 Step2:觀察package外觀、chip外觀與chip發光狀況 Step3:委外作OBIRCH或EMMI確認Ir fail之位置 Step4:選擇適合的 solution decap後再測量chip電性 Step5:用SEM與EDS分析OBIRCH或EMMI之異常區域

Ir 客訴之分析步驟
Step2:觀察package外觀、chip外觀與chip發光狀況

顏色不同

Ir 客訴之分析步驟
Step2:觀察package外觀、chip外觀與chip發光狀況(<1mA)

Ir 客訴之分析步驟
Step3:委外作OBIRCH或EMMI確認Ir fail之位置

Ir fail之主要原因 (ESD) 之主要原因

There are pin holes found on the chip surface and around the chip side.

Ir fail之主要原因 (ESD or崩裂 崩裂) 之主要原因 崩裂

Ir fail之主要原因 (異物沾附 or崩裂 崩裂) 之主要原因 異物沾附 崩裂

Chip 角落有 crack 之現象

Crack 之區域附近有疑似 Burned-out 之痕跡

Ir fail之主要原因 (Die bond 吸嘴污染 吸嘴污染) 之主要原因

Element CK OK Au M Totals

Weight% 10.99 1.46 87.55 100.00

Atomic% 63.07 6.28 30.65

High Vf (open)或Vf unstable之分析步驟 或 之分析步驟
Step1: 測量電性 Step2:觀察package外觀(第一打點,第二打點,與銀膠PCB之狀況)、 chip外觀與chip發光狀況 Step3:以鎳子按壓package表面、以high Current driving 與熱風槍確認電性 Step4:選擇少量之不良品用不傷chip之solution decap,初判可能之原因. Chip不良、假銲或銀膠與背金或PCB黏接不佳
(1)第二打點與PCB (2)金球球頸 (3)金球與pad (4)Pad與ITO (5) ITO與Epi (6) Chip Epi不良 不良 (7) Chip背金不良 背金不良 (8) 背金與銀膠 (9) 銀膠與PCB

High Vf或Vf unstable之分析步驟 或 之分析步驟
Step2:觀察package外觀(第一打點,第二打點,與銀膠PCB之狀況)、 chip外觀與chip發光狀況

No.4:Pad 表面有壓傷

lighting@0.2 mA 發光不均

lighting@3mA 發光不均

High Vf或Vf unstable之分析步驟 或 之分析步驟
Step3:以鎳子按壓package表面、以high Current driving 與熱風槍確認電性
No.7:點測時 open 按壓後,20uA 驅動會發光 底部銀膠有裂痕

No.5:100uA~600uA 之 I-V Curve 發生 high Vf

10mA~50mA 之 I-V Curve 正 常有 high VF

10mA~50mA 之 I-V Curve 抖 動(持續點亮 1 min) 持續點亮

High Vf issue (Die bond吸嘴將 吸嘴將ITO壓斷 壓斷) 吸嘴將 壓斷
Step4:decap後用SEM分析

Pt

ITO 破損

Pt

ITO 破損

Pad

ITO

ITO GaP

High Vf issue (銀粉沉澱 銀粉沉澱) 銀粉沉澱
No.6:Chip 底部之背金與銀粉之間還有一層膠

膠 膠 銀粉 銀粉

背金



銀粉

打不黏、假銲之分析步驟
Step1: package初判為假銲之現象,則以機械力作decap Step2:觀察Pad表面是否有共金痕跡、點測探痕 Step3:Pad表面與金球背面是否有汙染 Step4:Pad之厚度是否在規格內 Step5:金球形狀是否有明顯異常 (與其他chip或打線良好之chip作比較) Step6:若樣品數夠多,可重新固晶打線

EDS
Energy Dispersive Spectrometer ( X-rays)

EMMI
Emission Microscope微光顯微鏡 微光顯微鏡

OBIRCH
Optical Beam Induced Resistance Change雷射光束電阻異常偵測 雷射光束電阻異常偵測

EDS Energy
Electron beam excitation

Dispersive Spectrometer ( X-rays)
Characteristic X-ray

EDS purpose: : 確認試片表面之元素(通常用 於chip或pad之污染物確認) EDS principle: : 經由電子激發原子內層電子 後,外層電子填補內層電子之 空缺,同時釋放出 Characteristic X-ray, 因不同 的元素有不同的Characteristic X-ray ,detect X-ray之 spectrum後其元素就可被確 認。.

Atomic nucleus

Spectrum peak
Electron beam Electron beam

EMMI Emission Microscope微光顯微鏡 微光顯微鏡
EMMI purpose: : 確認漏電之區域 EMMI principle : 通過一逆向的bias,漏電之區 域會產生電子電動的 recombination,再經由 infrared CCD detect,而確認 漏電之區域.

OBIRCH Optical Beam Induced Resistance Change雷射光束電阻異常偵測 雷射光束電阻異常偵測
OBIRCH purpose : 確認表面阻值異常之區域(漏 電的位置或high Vf之區域) OBIRCH principle: : 以正向或逆向的bias驅動時, 從上方以雷射光束施打表 面,則不同阻值的表面會因 為雷射光的能量而產生不同 的熱,而通過元件的電流也 同時產生變化,因此可確認 出阻值不同的區域.

FA分析手法注意事項 分析手法注意事項
(A)電性測量 測量順序 : 電性測量(測量順序 電性測量 測量順序):
Step1: Vf@10uA(V)若低於規格則為Ir fail Step2:Ir@-10V(uA)限流10uA, 若Ir@-10V>10uA則不再測量高電流 Step3:若Vf@10uA(V)與Ir@-10V(uA)皆正常,則可確認高電流(>1mA)之電性 Remark: (I) Ir測試為破壞性測試,因此一定要設限10uA,否則會對 chip產生二次傷害 (II)若確認Ir fail,即使是1mA之正向電流,也有可能會破壞chip 之原始狀況

FA分析手法注意事項 分析手法注意事項
(B) Decap手法與 手法與solution: 手法與 :
藥水名稱 或手法 不傷chip 之藥水 特性 將epxoy碎 化,chip與支 架分離 優點 (1)不傷chip, (2)對於chip污染程度最低 缺點 (1)需夾取chip,容易有 作業面的疏失 (2)對Silicone與螢光粉無 作用 建議之客 訴分析 IV相關客 訴

Dynasolv e 711 (藍藥水)

會etching Al, (1)方便觀察第一打點(金球球 (1)藥水可能會傷到chip 形)與第二打點 發光區 SiO2, ITO (2)較少作業面的接觸 (2)會etch Al線與Al pad (3)對Silicone與螢光粉作用極 佳 Chip容易 crack,但不 會造成污染 Pad表面不會有藥水污染 (1)此作業尚未成熟, chip missing之風險極高 (2)Epoxy效果極佳, Silicone容易殘留

Chip crack

機械力

打不黏

FA分析手法注意事項 分析手法注意事項
(C) EDS操作之注意事項: 操作之注意事項: 操作之注意事項

(1)EDS之加速電壓須與SEM相同 (2)EDS訊號收集建議在1.0kcps─2.0kcps之間, 否則會誤判 (3)遮蔽物或碗杯減少訊號收集或誤判

EDS操作之注意事項 操作之注意事項
(1)SEM影像收集(Site of interest)收集之前,EDS之加速 電壓須與SEM相同,否則EDS Weight%會有顯著偏差。

輸入影像倍率 輸入SEM的加速電壓(HV) 輸入SEM的工作距離(WD)

EDS操作之注意事項 操作之注意事項
(2)EDS訊號收集建議在1.0kcps─2.0kcps之間,否則會誤判。

Acquisition Rate: 建議在1.0kcps─2.0kcps之間 Deadtime:<40%

EDS操作之注意事項 操作之注意事項
(2)EDS訊號收集建議在1.0kcps─2.0kcps之間,否則會誤判。

EDS操作之注意事項 操作之注意事項
(2)EDS訊號收集建議在1.0kcps─2.0kcps之間,否則會誤判。

EDS操作之注意事項 操作之注意事項
遮蔽物或碗杯減少訊號收集或誤判: (3)遮蔽物或碗杯減少訊號收集或誤判: 遮蔽物或碗杯減少訊號收集或誤判 EDS分析區域為凹陷或是坑洞,易造成訊號反射不易,得到元素訊號皆偏 低,產生誤判之可能,如下圖分析區域I與區域II。

分析區域II 分析區域

分析區域I 分析區域

EDS操作之注意事項 操作之注意事項
遮蔽物或碗杯減少訊號收集或誤判: (3)遮蔽物或碗杯減少訊號收集或誤判: 遮蔽物或碗杯減少訊號收集或誤判 若樣品放置在碗杯內,EDS訊號可能會經由碗杯之折射分析到碗杯上Ag元 素,而造成誤判。

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