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：898 標(biāo)簽: 失效分析
小小一顆元器件，從運輸、儲存再到生產(chǎn)線流程，最終成功上機并不是想象中那樣簡單，這其中每個環(huán)節(jié)都有要注意的點。如果說元器件失效導(dǎo)致PCBA無法正常工作，排查工作會很繁瑣。不僅如此，對于一般終端制造商來說，即便鎖定到具體某一個元器件問題，但受限于條件，也無法深入探查其根本原因。
創(chuàng)芯檢測通過長期服務(wù)客戶的經(jīng)驗積累，我們的工作不止于精確查明失效原因，更在于給出切實可行的建議，幫助客戶避免類似問題。
一、案例背景
終端客戶某款電器產(chǎn)品，其PCBA經(jīng)SMT后測試發(fā)現(xiàn)無輸出，最終排查為運放器無輸出導(dǎo)致。該問題導(dǎo)致線上緊急停產(chǎn)，客戶急需查明失效的根本原因。創(chuàng)芯檢測接到用戶需求并介入后，從失效運放器入手，通過外觀檢查、電特性測試、X-Ray測試、SAT分析及開蓋檢查等方法，最終找出原因。
二、分析過程
1、外觀檢查
對不良運放器進行外觀檢查，未發(fā)現(xiàn)運放器塑封體有崩邊、裂紋、孔洞、打磨等明顯異常；引腳鍍層完好，無明顯氧化、腐蝕等跡象。
2、電特性測試
對不良運放器與良品測試電特性，對比兩者相同引腳對地或電源腳的特性曲線有無明顯差異，結(jié)果發(fā)現(xiàn)不良品某IO腳對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。
3、X-ray檢查
由于電特性分析發(fā)現(xiàn)不良品該管腳對電源明顯開路，遂對其進行X-Ray檢查，重點觀察內(nèi)部鍵合形貌，發(fā)現(xiàn)該引腳第一鍵合疑似與PAD分離。
4、SAT分析
根據(jù)電特性及X-Ray的分析結(jié)果，對不良品進行超聲波掃描（SAT）。該測試基于不同材質(zhì)回波不同的原理，特別適用于檢測封裝內(nèi)部的結(jié)構(gòu)分層。我們通過SAT檢測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)不良運放器die表面與塑封體有細微分層，而良品則不會有這一表現(xiàn)，據(jù)此推測不良品分層現(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。
5、開蓋檢查
為精確而徹底地排查出失效原因，我們對不良運放進行開蓋檢查，重點觀察疑似開路鍵合點，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，說明該引腳的確是開路狀態(tài)。
三、得出失效機理
從分析結(jié)果可看出：導(dǎo)致不良運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，從而對鍵合絲施加一個向上的力，最終導(dǎo)致鍵合開路失效。而爆米花效應(yīng)的隱患，早在元器件的存儲和運輸過程中就已被埋下。
爆米花效應(yīng)：一般環(huán)境下物料的保存容易吸潮，大氣中的水汽會緩慢擴散至IC塑封內(nèi)部，在SMT工藝中水汽受熱使IC內(nèi)部壓力增加，在某個壓力節(jié)點造成塑封體與die表面的脫層分離。
四、預(yù)防措施：時刻注意防潮
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）是由引腳來連接其內(nèi)部和PCB，故而都屬于非氣密性的潮敏器件（MSD）。對于潮敏器件，有標(biāo)準(zhǔn)化的潮敏等級（MSL）劃分，規(guī)定出各類器件的儲存條件：
1 級- 小于或等于30℃/85% RH 無限車間壽命
2 級- 小于或等于30℃/60% RH 一年車間壽命
2a級- 小于或等于30℃/60% RH 四周車間壽命
3 級- 小于或等于30℃/60% RH 168小時車間壽命
4 級- 小于或等于30℃/60% RH 72小時車間壽命
5 級- 小于或等于30℃/60% RH 48小時車間壽命
5a級- 小于或等于30℃/60% RH 24小時車間壽命
6 級- 使用之前必須經(jīng)過烘烤，并且必須在潮濕敏感注意標(biāo)貼上所規(guī)定的時間限定內(nèi)回流。
在實際操作中，我們建議元器件的儲存和使用直接遵循以下幾點：
防潮：使用防潮袋、干燥劑、防潮箱等進行存儲，確保RH（相對濕度）小于10%。
密封：在運輸、存儲等工序中使用真空包裝進行密封包裝。
烘烤：若元器件運輸、存儲的環(huán)境無法滿足其潮敏等級（MSL）時，SMT前要進行烘烤，通常烘烤125℃*8H，也可根據(jù)實際情況調(diào)整烘烤溫度和時間。
專業(yè)的故障排查、專業(yè)的建議指導(dǎo)，創(chuàng)芯檢測就在您的身邊！廣大客戶朋友如有外觀檢測、失效分析、可靠性驗證等各類需求，歡迎致電創(chuàng)芯檢測，我們將竭誠服務(wù)。全國熱線：4008-655-800。
