PCBA內(nèi)存芯片失效分析

背景介紹

某PCBA的內(nèi)存芯片發(fā)生失效，表現(xiàn)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(rèn)失效PCBA上內(nèi)存芯片是否存在異常，觀察內(nèi)存芯片的外觀。發(fā)現(xiàn)#1失效PCBA內(nèi)存芯片正面絲印清晰，內(nèi)存芯片脫落且側(cè)面有破損的現(xiàn)象，如圖1所示；#2失效PCBA正面絲印清晰，未發(fā)現(xiàn)其他異常。

圖1 #1失效內(nèi)存芯片外觀形貌

2 X-ray檢查

為確認(rèn)失效內(nèi)存芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)是否存在明顯異常，對失效內(nèi)存芯片進(jìn)行X-ray檢查。發(fā)現(xiàn)#1失效PCBA解焊下的內(nèi)存芯片引腳有明顯脫落現(xiàn)象，如圖2所示；#2失效內(nèi)存芯片在板X-ray檢查未發(fā)現(xiàn)明顯異常，如圖3所示。

3 超聲掃描

為確認(rèn)#2失效PCBA內(nèi)存芯片鍵合是否存在明顯分層現(xiàn)象，對失效內(nèi)存芯片進(jìn)行超聲掃描，發(fā)現(xiàn)#2失效內(nèi)存芯片鍵合部位存在分層現(xiàn)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(rèn)#1失效PCBA內(nèi)存芯片鍵合脫落的原因，對#1失效PCBA進(jìn)行SEM形貌觀察。

發(fā)現(xiàn)#1失效PCBA鍵合脫落部位發(fā)現(xiàn)有鍵合斷裂的現(xiàn)象，如圖5所示；結(jié)合#1失效PCBA側(cè)面封裝有破損，推測#1失效PCBA鍵合脫落的原因?yàn)閮?nèi)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(rèn)#2失效PCBA是否也存在該現(xiàn)象，對#2失效PCBA內(nèi)存芯片進(jìn)行切片分析。發(fā)現(xiàn)#2失效PCBA內(nèi)存芯片封裝體都有明顯裂紋，裂紋經(jīng)過鍵合部位，裂紋勢必引起鍵合受力最終導(dǎo)致斷裂，這與#1失效PCBA鍵合斷裂的現(xiàn)象一致，如圖6所示；

通過對引腳位置的對比發(fā)現(xiàn)，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(dǎo)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(jié)果說明：內(nèi)存芯片失效原因?yàn)榉庋b體有裂紋，裂紋經(jīng)過鍵合部位使鍵合受力斷裂，最終導(dǎo)致內(nèi)存芯片不工作。

6 驗(yàn)證分析

圖6 #2失效PCBA內(nèi)存芯片切片形貌

圖7 芯片引腳功能圖

7 驗(yàn)證分析

前面分析可知：失效PCBA都因封裝開裂導(dǎo)致的內(nèi)存芯片失效，為確認(rèn)功能正常PCBA是否存在封裝開裂的現(xiàn)象，對OK PCBA進(jìn)行切片分析。

發(fā)現(xiàn)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(xiàn)破損或裂紋為普遍現(xiàn)象，而破損的位置形貌判斷，該破損及裂紋為受外力導(dǎo)致的可能性較大。

圖8 OK PCBA內(nèi)存芯片切片形貌

結(jié)論與建議

內(nèi)存芯片不工作的原因?yàn)閮?nèi)部鍵合斷裂，根本原因?yàn)閮?nèi)存芯片受應(yīng)力導(dǎo)致封裝體產(chǎn)生裂紋，裂紋經(jīng)過鍵合絲部位，對鍵合絲產(chǎn)生了拉力，最終導(dǎo)致了芯片不工作；從封裝體裂紋的位置上判斷，產(chǎn)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(dǎo)致的。

建議：排查內(nèi)存芯片pin1腳受力的原因。

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