光耦芯片：完了完了，這波電流沖我來了

引言

某CIB板卡光耦芯片出現失效，表現為列車運行過程中報通信故障，無法與列車網絡建立通信。現委托方提供1pc失效光耦芯片和5pcs OK光耦芯片進行分析，以查找光耦失效的原因。

測試分析

1 外觀檢查

對NG光耦和OK光耦進行外觀檢查。NG光耦和OK光耦都有使用拆焊痕跡，NG光耦外觀未發現開裂燒焦異常。

2 X-ray&CT檢查

對NG光耦進行X-ray和CT檢查。發現NG光耦輸入端的LED鍵合絲第一鍵合點處斷裂，CT 3D成像顯示斷裂的鍵合絲端頭熔融成球狀。OK光耦內部結構沒有發現異常。

圖1 NG光耦X-ray&CT檢查圖

3 IV曲線測試

對比測量NG光耦和OK光耦的IV曲線，發現NG光耦的輸入端pin2對pin3腳IV曲線顯示開路，NG光耦的輸出端IV曲線與OK樣品重合，未出現異常。

圖2 NG光耦與OK光耦的IV特性曲線圖

(藍色曲線：OK樣品；紅色曲線：NG樣品)

4 切片+開封

NG光耦在研磨切片后透過果凍膠觀察LED晶圓，發現LED晶圓的鍵合線抬起，端頭熔融成球，正如X-ray&CT觀察的那樣，此外LED晶圓鍵合區域果凍膠有碳化痕跡。OK光耦輸入端LED晶圓鍵合正常。

去除果凍膠后，發現NG光耦LED晶圓上有凸面的鍵合殘留，鍵合延展邊處有疑似異常。OK光耦LED晶圓鍵合正常。

圖3 NG光耦研磨切片后透過果凍膠觀察輸入LED芯片

圖4 NG光耦去膠后輸入LED晶圓形貌

5 SEM觀察

在掃描電子顯微鏡下觀察NG光耦LED晶圓，LED晶圓在鍵合延展邊處有開裂，斷裂的鍵合絲端頭球部表面放大可見熔融凝固結晶的形貌。因此可以得出NG光耦LED晶圓鍵合絲是發生了熔融斷裂，LED晶圓也發生了開裂，這是過電流造成的損傷。

OK光耦LED晶圓未發現明顯異常，鍵合絲根部延展邊正常，臺階正常，未發現鍵合根部有明顯開裂。

圖5 NG光耦輸入端LED晶圓SEM形貌

圖6 OK1光耦輸入端LED晶圓SEM形貌

結論

NG光耦輸入端過電流導致LED晶圓開裂、鍵合熔融斷裂造成光耦輸入端開路失效。

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