“芯”觀察丨單板芯片失效分析

背景介紹

某型號單板經過幾次插拔后出現了IO引腳及SADOUT引腳對地短路失效的現象。下文對失效芯片和正常芯片進行分析，查找失效原因。

測試分析

1 外觀檢查

外觀檢查顯示：失效芯片表面有少量三防漆，引腳處也有連錫現象，未發現明顯破損及裂紋，絲印也比較清晰。

2 X-ray檢查

結果顯示：失效芯片外部引腳有連錫現象，內部鍵合良好，無明顯抬起現象，內部結構也未發現明顯異常。

圖2 失效樣品X-ray檢查形貌

圖3 正常樣品X-ray檢查形貌

3 失效現象確認

對比OK芯片，測試失效芯片引腳間的半導體特性曲線，確認失效現象。

測試結果顯示：失效芯片pin7引腳與GND為短路失效，pin8引腳與GND有輕微漏電，背景信息基本一致，其他引腳未發現有明顯失效。（紅線為失效芯片半導體特性曲線，藍線為正常芯片半導體特性曲線）

圖4 失效樣品引腳間典型半導體特性曲線

4 超聲掃描

對失效芯片和正常芯片進行超聲掃描。結果顯示：失效芯片晶元表面、二焊點都未發現明顯分層現象，晶元側邊有疑似分層現象，但該位置分層應不會導致芯片失效。

圖5 芯片超聲掃描形貌

5 開封觀察

對失效芯片、正常芯片進行開封觀察。開封結果顯示：失效芯片表面無明顯的燒毀、金屬殘余、裂紋等明顯異常，正常芯片也未發現有明顯缺陷。

6 定位分析

結果顯示：失效芯片通過定位發現有明顯亮點，該亮點為pin7引腳附近，正常芯片未發現有異常點，因此失效芯片發現的異常點為芯片內部的失效點位置。

圖6 失效樣品定位形貌

7 紅外觀察

取下失效芯片晶元，對晶元背部進行紅外觀察。觀察結果顯示：失效芯片定位發現的異常點位置襯底區域有疑似燒毀，正常芯片未發現明顯異常。

圖7 失效芯片紅外觀察形貌

圖8 正常芯片紅外觀察形貌

8 FIB切割分析

對失效芯片、正常芯片進行FIB切割分析。結果顯示：失效芯片內部有明顯燒毀現象，這與紅外觀察結果一致，燒毀附近位置未發現有明顯的質量缺陷，正常芯片相同區域也未明顯的質量缺陷，因此基本排除因芯片本身的質量缺陷導致芯片失效。

圖9 失效芯片FIB切割形貌

圖10 正常芯片FIB切割形貌

結論

本文失效芯片經過插拔幾次后出現失效，通過外觀檢查、X-ray檢查、失效現象確認、超聲掃描、定位分析、紅外觀察、FIB切割分析等測試后，發現芯片是由于內部線路層存在明顯燒毀引起的失效，結合失效背景，推斷芯片燒毀是由于單板在插拔過程中有浪涌沖擊導致的。

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