由外及里鎖定芯片失效源頭,告訴你如何防范爆米花效應(yīng)

日期:2024-04-02 16:47:00 瀏覽量:897 標(biāo)簽: 失效分析

小小一顆元器件,從運(yùn)輸、儲(chǔ)存再到生產(chǎn)線流程,最終成功上機(jī)并不是想象中那樣簡(jiǎn)單,這其中每個(gè)環(huán)節(jié)都有要注意的點(diǎn)。如果說(shuō)元器件失效導(dǎo)致PCBA無(wú)法正常工作,排查工作會(huì)很繁瑣。不僅如此,對(duì)于一般終端制造商來(lái)說(shuō),即便鎖定到具體某一個(gè)元器件問(wèn)題,但受限于條件,也無(wú)法深入探查其根本原因。

創(chuàng)芯檢測(cè)通過(guò)長(zhǎng)期服務(wù)客戶的經(jīng)驗(yàn)積累,我們的工作不止于精確查明失效原因,更在于給出切實(shí)可行的建議,幫助客戶避免類似問(wèn)題。

一、案例背景

終端客戶某款電器產(chǎn)品,其PCBA經(jīng)SMT后測(cè)試發(fā)現(xiàn)無(wú)輸出,最終排查為運(yùn)放器無(wú)輸出導(dǎo)致。該問(wèn)題導(dǎo)致線上緊急停產(chǎn),客戶急需查明失效的根本原因。創(chuàng)芯檢測(cè)接到用戶需求并介入后,從失效運(yùn)放器入手,通過(guò)外觀檢查、電特性測(cè)試、X-Ray測(cè)試、SAT分析及開蓋檢查等方法,最終找出原因。

二、分析過(guò)程

1、外觀檢查

對(duì)不良運(yùn)放器進(jìn)行外觀檢查,未發(fā)現(xiàn)運(yùn)放器塑封體有崩邊、裂紋、孔洞、打磨等明顯異常;引腳鍍層完好,無(wú)明顯氧化、腐蝕等跡象。

外觀檢查

2、電特性測(cè)試

對(duì)不良運(yùn)放器與良品測(cè)試電特性,對(duì)比兩者相同引腳對(duì)地或電源腳的特性曲線有無(wú)明顯差異,結(jié)果發(fā)現(xiàn)不良品某IO腳對(duì)VCC明顯開路,良品則為正常二極管特性,故懷疑不良品有內(nèi)部鍵合開路可能。

電特性測(cè)試

3、X-ray檢查

由于電特性分析發(fā)現(xiàn)不良品該管腳對(duì)電源明顯開路,遂對(duì)其進(jìn)行X-Ray檢查,重點(diǎn)觀察內(nèi)部鍵合形貌,發(fā)現(xiàn)該引腳第一鍵合疑似與PAD分離。

X-ray檢查

4、SAT分析

根據(jù)電特性及X-Ray的分析結(jié)果,對(duì)不良品進(jìn)行超聲波掃描(SAT)。該測(cè)試基于不同材質(zhì)回波不同的原理,特別適用于檢測(cè)封裝內(nèi)部的結(jié)構(gòu)分層。我們通過(guò)SAT檢測(cè)探查其塑封體分層導(dǎo)致鍵合開裂的可能,結(jié)果發(fā)現(xiàn)不良運(yùn)放器die表面與塑封體有細(xì)微分層,而良品則不會(huì)有這一表現(xiàn),據(jù)此推測(cè)不良品分層現(xiàn)象與鍵合開裂存在關(guān)聯(lián),而該分層現(xiàn)象與爆米花效應(yīng)相似。

SAT分析

5、開蓋檢查

為精確而徹底地排查出失效原因,我們對(duì)不良運(yùn)放進(jìn)行開蓋檢查,重點(diǎn)觀察疑似開路鍵合點(diǎn),在3D顯微鏡下可觀察到該鍵合已與PAD(承接引腳的焊盤)完全脫離,說(shuō)明該引腳的確是開路狀態(tài)。

開蓋檢查

三、得出失效機(jī)理

從分析結(jié)果可看出:導(dǎo)致不良運(yùn)放失效的直接原因是引腳鍵合與PAD的分離;根本原因則是爆米花效應(yīng)導(dǎo)致塑封體與die表面分層,從而對(duì)鍵合絲施加一個(gè)向上的力,最終導(dǎo)致鍵合開路失效。而爆米花效應(yīng)的隱患,早在元器件的存儲(chǔ)和運(yùn)輸過(guò)程中就已被埋下。

爆米花效應(yīng):一般環(huán)境下物料的保存容易吸潮,大氣中的水汽會(huì)緩慢擴(kuò)散至IC塑封內(nèi)部,在SMT工藝中水汽受熱使IC內(nèi)部壓力增加,在某個(gè)壓力節(jié)點(diǎn)造成塑封體與die表面的脫層分離。

四、預(yù)防措施:時(shí)刻注意防潮

預(yù)防爆米花效應(yīng)的核心就是注意防潮。一般的集成電路(IC)是由引腳來(lái)連接其內(nèi)部和PCB,故而都屬于非氣密性的潮敏器件(MSD)。對(duì)于潮敏器件,有標(biāo)準(zhǔn)化的潮敏等級(jí)(MSL)劃分,規(guī)定出各類器件的儲(chǔ)存條件:

1 級(jí)- 小于或等于30℃/85% RH   無(wú)限車間壽命

2 級(jí)- 小于或等于30℃/60% RH   一年車間壽命

2a級(jí)- 小于或等于30℃/60% RH   四周車間壽命

3 級(jí)- 小于或等于30℃/60% RH   168小時(shí)車間壽命

4 級(jí)- 小于或等于30℃/60% RH   72小時(shí)車間壽命

5 級(jí)- 小于或等于30℃/60% RH   48小時(shí)車間壽命

5a級(jí)- 小于或等于30℃/60% RH  24小時(shí)車間壽命

6 級(jí)- 使用之前必須經(jīng)過(guò)烘烤,并且必須在潮濕敏感注意標(biāo)貼上所規(guī)定的時(shí)間限定內(nèi)回流。

在實(shí)際操作中,我們建議元器件的儲(chǔ)存和使用直接遵循以下幾點(diǎn):

防潮:使用防潮袋、干燥劑、防潮箱等進(jìn)行存儲(chǔ),確保RH(相對(duì)濕度)小于10%。

密封:在運(yùn)輸、存儲(chǔ)等工序中使用真空包裝進(jìn)行密封包裝。

烘烤:若元器件運(yùn)輸、存儲(chǔ)的環(huán)境無(wú)法滿足其潮敏等級(jí)(MSL)時(shí),SMT前要進(jìn)行烘烤,通常烘烤125℃*8H,也可根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整烘烤溫度和時(shí)間。

專業(yè)的故障排查、專業(yè)的建議指導(dǎo),創(chuàng)芯檢測(cè)就在您的身邊!廣大客戶朋友如有外觀檢測(cè)、失效分析、可靠性驗(yàn)證等各類需求,歡迎致電創(chuàng)芯檢測(cè),我們將竭誠(chéng)服務(wù)。全國(guó)熱線:4008-655-800。

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