由外及里鎖定芯片失效源頭,告訴你如何防范爆米花效應

日期:2024-04-02 16:47:00 瀏覽量:1005 標簽: 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致。該問題導致線上緊急停產(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。

外觀檢查

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。

電特性測試

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。

X-ray檢查

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)。

開蓋檢查

三、得出失效機理

從分析結(jié)果可看出:導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導致塑封體與die表面分層,從而對鍵合絲施加一個向上的力,最終導致鍵合開路失效。而爆米花效應的隱患,早在元器件的存儲和運輸過程中就已被埋下。

爆米花效應: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、預防措施:時刻注意防潮

預防爆米花效應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,有標準化的潮敏等級(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,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。全國熱線:4008-655-800。

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