PCBA內存芯片失效分析

背景介紹

某PCBA的內存芯片發生失效，表現為芯片不工作，通過測試分析查找失效原因。

測試分析

1 外觀檢查

為確認失效PCBA上內存芯片是否存在異常，觀察內存芯片的外觀。發現#1失效PCBA內存芯片正面絲印清晰，內存芯片脫落且側面有破損的現象，如圖1所示；#2失效PCBA正面絲印清晰，未發現其他異常。

圖1 #1失效內存芯片外觀形貌

2 X-ray檢查

為確認失效內存芯片內部結構是否存在明顯異常，對失效內存芯片進行X-ray檢查。發現#1失效PCBA解焊下的內存芯片引腳有明顯脫落現象，如圖2所示；#2失效內存芯片在板X-ray檢查未發現明顯異常，如圖3所示。

3 超聲掃描

為確認#2失效PCBA內存芯片鍵合是否存在明顯分層現象，對失效內存芯片進行超聲掃描，發現#2失效內存芯片鍵合部位存在分層現象，如圖4所示。

圖4 #2失效PCBA超聲掃描形貌

4 SEM形貌觀察

為確認#1失效PCBA內存芯片鍵合脫落的原因，對#1失效PCBA進行SEM形貌觀察。

發現#1失效PCBA鍵合脫落部位發現有鍵合斷裂的現象，如圖5所示；結合#1失效PCBA側面封裝有破損，推測#1失效PCBA鍵合脫落的原因為內部鍵合斷裂。

圖5 #1失效PCBA鍵合脫落部位SEM形貌

5 切片分析

為確認#2失效PCBA是否也存在該現象，對#2失效PCBA內存芯片進行切片分析。發現#2失效PCBA內存芯片封裝體都有明顯裂紋，裂紋經過鍵合部位，裂紋勢必引起鍵合受力最終導致斷裂，這與#1失效PCBA鍵合斷裂的現象一致，如圖6所示；

通過對引腳位置的對比發現，鍵合斷裂的引腳都為pin1引腳，而該引腳為芯片選擇輸入腳，該引腳斷裂，必導致芯片不能正常工作，這是芯片失效的原因，如圖7所示。

切片結果說明：內存芯片失效原因為封裝體有裂紋，裂紋經過鍵合部位使鍵合受力斷裂，最終導致內存芯片不工作。

6 驗證分析

圖6 #2失效PCBA內存芯片切片形貌

圖7 芯片引腳功能圖

7 驗證分析

前面分析可知：失效PCBA都因封裝開裂導致的內存芯片失效，為確認功能正常PCBA是否存在封裝開裂的現象，對OK PCBA進行切片分析。

發現OK PCBA封裝都有破損，如圖8所示，破損位置與失效芯片一致，說明該位置封裝出現破損或裂紋為普遍現象，而破損的位置形貌判斷，該破損及裂紋為受外力導致的可能性較大。

圖8 OK PCBA內存芯片切片形貌

結論與建議

內存芯片不工作的原因為內部鍵合斷裂，根本原因為內存芯片受應力導致封裝體產生裂紋，裂紋經過鍵合絲部位，對鍵合絲產生了拉力，最終導致了芯片不工作；從封裝體裂紋的位置上判斷，產生裂紋或破損的位置為芯片Pin1腳位置，因此判斷是該位置受力導致的。

建議：排查內存芯片pin1腳受力的原因。

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