“芯”觀察丨單板芯片失效分析

背景介紹

某型號(hào)單板經(jīng)過幾次插拔后出現(xiàn)了IO引腳及SADOUT引腳對(duì)地短路失效的現(xiàn)象。下文對(duì)失效芯片和正常芯片進(jìn)行分析，查找失效原因。

測(cè)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(xiàn)象，未發(fā)現(xiàn)明顯破損及裂紋，絲印也比較清晰。

2 X-ray檢查

結(jié)果顯示：失效芯片外部引腳有連錫現(xiàn)象，內(nèi)部鍵合良好，無(wú)明顯抬起現(xiàn)象，內(nèi)部結(jié)構(gòu)也未發(fā)現(xiàn)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(xiàn)象確認(rèn)

對(duì)比OK芯片，測(cè)試失效芯片引腳間的半導(dǎo)體特性曲線，確認(rèn)失效現(xiàn)象。

測(cè)試結(jié)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(fā)現(xiàn)有明顯失效。（紅線為失效芯片半導(dǎo)體特性曲線，藍(lán)線為正常芯片半導(dǎo)體特性曲線）

圖4 失效樣品引腳間典型半導(dǎo)體特性曲線

4 超聲掃描

對(duì)失效芯片和正常芯片進(jìn)行超聲掃描。結(jié)果顯示：失效芯片晶元表面、二焊點(diǎn)都未發(fā)現(xiàn)明顯分層現(xiàn)象，晶元側(cè)邊有疑似分層現(xiàn)象，但該位置分層應(yīng)不會(huì)導(dǎo)致芯片失效。

圖5 芯片超聲掃描形貌

5 開封觀察

對(duì)失效芯片、正常芯片進(jìn)行開封觀察。開封結(jié)果顯示：失效芯片表面無(wú)明顯的燒毀、金屬殘余、裂紋等明顯異常，正常芯片也未發(fā)現(xiàn)有明顯缺陷。

6 定位分析

結(jié)果顯示：失效芯片通過定位發(fā)現(xiàn)有明顯亮點(diǎn)，該亮點(diǎn)為pin7引腳附近，正常芯片未發(fā)現(xiàn)有異常點(diǎn)，因此失效芯片發(fā)現(xiàn)的異常點(diǎn)為芯片內(nèi)部的失效點(diǎn)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(duì)晶元背部進(jìn)行紅外觀察。觀察結(jié)果顯示：失效芯片定位發(fā)現(xiàn)的異常點(diǎn)位置襯底區(qū)域有疑似燒毀，正常芯片未發(fā)現(xiàn)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(duì)失效芯片、正常芯片進(jìn)行FIB切割分析。結(jié)果顯示：失效芯片內(nèi)部有明顯燒毀現(xiàn)象，這與紅外觀察結(jié)果一致，燒毀附近位置未發(fā)現(xiàn)有明顯的質(zhì)量缺陷，正常芯片相同區(qū)域也未明顯的質(zhì)量缺陷，因此基本排除因芯片本身的質(zhì)量缺陷導(dǎo)致芯片失效。

圖9 失效芯片F(xiàn)IB切割形貌

圖10 正常芯片F(xiàn)IB切割形貌

結(jié)論

本文失效芯片經(jīng)過插拔幾次后出現(xiàn)失效，通過外觀檢查、X-ray檢查、失效現(xiàn)象確認(rèn)、超聲掃描、定位分析、紅外觀察、FIB切割分析等測(cè)試后，發(fā)現(xiàn)芯片是由于內(nèi)部線路層存在明顯燒毀引起的失效，結(jié)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(dǎo)致的。

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