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優(yōu)爾鴻信IC芯片微短路失效案例
優(yōu)爾鴻信檢測技術(深圳)有限公司
獨立公正|客觀專業(yè)|精密準確|科技先鋒
一測試背景
客戶生產的主板進行 ICT測試存在異常,進一步發(fā)現(xiàn)內部 IC芯片存在微短路現(xiàn)象,并反饋“測試電流稍大,短路會消失;甚至萬用表量測,短路也可能會消失"?,F(xiàn)送不良品進行失效分析,以期找出失效原因。
二分析方案
1. X-Ray檢測:對樣品內部結構進行二維透視成像
2. LIT熱點偵測分析:定位樣品“微短路"缺陷位置
3. CT無損檢測:三維重構樣品內部缺陷特征
4. 等離子開封:暴露樣品內部微短路缺陷
5. SEM-EDS分析:觀測樣品內部微短路缺陷形貌并確認成分
6. 分析結論
三分析過程
3.1 X-Ray 檢測

對不良品進行X-Ray檢測,樣品內部未發(fā)現(xiàn)異常。
3.2 LIT 熱點偵測分析

LIT 熱點偵測(測試電流情況: 10mA/20mA)未發(fā)現(xiàn)異常。由于電阻太小(ICT 測試約1.1ohm),熱點偵測的測試電流過大,導致短路現(xiàn)象消失。這與客戶描述的“測試電流稍大,短路會消失"相符合。
3.3 CT 無損檢測

CT 檢測發(fā)現(xiàn):
1.不良品內部存在“絲狀異物",連接芯片內部焊點,造成“微短路"現(xiàn)象。
2.“絲狀異物"呈現(xiàn)近似斷裂狀態(tài),靠近芯片底部。
3.4 等離子開封分析

等離子開封主要刻蝕有機塑封材料,對金屬層幾乎無效,故先對芯片表面進行手工研磨,才能讓等離子體直接刻蝕塑封料。開封結果發(fā)現(xiàn):“絲狀異物"呈現(xiàn)亮白色,且周圍存在空隙。
3.5 SEM-EDS 分析
對等離子開封后的芯片進行SEM-EDS分析發(fā)現(xiàn):
1.亮白色“絲狀異物"的主要成分為焊料,以金屬絲狀(直徑約10.6μm)形式存在于填料中,沿著填料縫隙連接上下線路。
2.芯片內部線路的填料以大小顆粒交叉填充存在,“微短路"位置存在空隙。

EDS成分分析結果(wt%)

本次分析的不良品芯片采用的封裝工藝(見以下參考圖):倒裝工藝(Flip Chip),即在芯片焊盤上形成凸點(通常是焊料、銅柱或金凸點)然后將芯片翻轉,使凸點與基板上的對應焊盤對準,通過回流焊或熱壓合實現(xiàn)電氣與機械連接,最后填充底部填充膠以緩解熱應力。

倒裝芯片參考示意圖
四 結論
1.芯片與基板封裝過程中,倒裝焊點間的焊料溢流形成金屬絲連接,導致了微短路,屬于回流焊工藝不良所致的封裝工藝缺陷。
2.因金屬絲凸起阻礙了底部填充膠的流動,導致樹脂填料無法全部填滿間隙, 形成了未填充空隙。