靜電不容小覷！芯片失效導(dǎo)致USB設(shè)備出現(xiàn)無(wú)法識(shí)別現(xiàn)象

引言

整機(jī)產(chǎn)品在使用幾個(gè)月后出現(xiàn)USB設(shè)備無(wú)法識(shí)別，大部分為HUB芯片損壞，現(xiàn)測(cè)試分析NG芯片和OK芯片，查找失效原因及提供改善建議。

測(cè)試分析

1 外觀檢查

對(duì)失效芯片進(jìn)行外觀檢查，經(jīng)分析未發(fā)現(xiàn)芯片表面有異常。

2 I-V曲線測(cè)試

為確認(rèn)芯片的失效現(xiàn)象，測(cè)試芯片各管腳對(duì)地的I-V曲線圖，發(fā)現(xiàn)NG HUB芯片的Pin 1腳對(duì)地(Pin)呈阻性。

圖1 NG HUB芯片I-V曲線典型圖

3 無(wú)損透視檢查

對(duì)芯片進(jìn)行無(wú)損透視，發(fā)現(xiàn)NG HUB芯片有銀漿上爬過(guò)高的現(xiàn)象。

圖2 NG HUB芯片X-ray檢測(cè)圖

4 界面超聲掃描

為確認(rèn)芯片內(nèi)部是否存在分層或者空洞，對(duì)NG芯片，OK芯片進(jìn)行界面超聲掃描；經(jīng)分析NG HUB芯片二焊點(diǎn)存在分層,分層的存在會(huì)帶來(lái)可靠性隱患。

圖3 超聲掃描圖-二焊點(diǎn)

5 開封內(nèi)部觀察

對(duì)NG HUB芯片進(jìn)行開封觀察，發(fā)現(xiàn)NG HUB芯片表面未發(fā)現(xiàn)燒毀點(diǎn)，對(duì)其開封后HUB芯片進(jìn)行I-V曲線測(cè)試，發(fā)現(xiàn)開封前后的I-V曲線圖一致，證明此次失效不是因?yàn)樾酒y漿上爬過(guò)高導(dǎo)致。

圖4 NG HUB芯片開封圖

6 Thermal EMMI

為確認(rèn)NG HUB芯片的失效位置，對(duì)NG HUB芯片進(jìn)行Thermal EMMI 熱點(diǎn)定位分析。

定位結(jié)果顯示：NG HUB芯片內(nèi)部存在異常亮點(diǎn)，亮點(diǎn)位置在1管腳附近位置，屬于管腳保護(hù)區(qū)，這與I-V測(cè)試結(jié)果一致。證明芯片pin 1附件晶圓內(nèi)部有異常缺陷，導(dǎo)致NG HUB芯片對(duì)地阻抗異常。

圖5 NG HUB芯片定位分析圖

7 剝離分析

Thermal EMMI定位的異常發(fā)熱點(diǎn)顯示芯片表面無(wú)明顯異常，去除芯片表面metal，觀察芯片沉底保護(hù)區(qū)，發(fā)現(xiàn)管腳附近的有燒毀的現(xiàn)象，懷疑燒毀位置是靜電保護(hù)區(qū)。

圖6 NG HUB芯片亮點(diǎn)位置形貌圖

圖7 NG HUB芯片相同OK區(qū)域形貌圖

8 驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)

為驗(yàn)證芯片燒毀位置是否是芯片的靜電保護(hù)區(qū)，對(duì)OK HUB芯片進(jìn)行剝離分析及SEM觀察，發(fā)現(xiàn)靜電擊穿區(qū)域與NG HUB芯片燒毀位置一致，確認(rèn)NG HUB芯片燒毀是由靜電引起的。

測(cè)試結(jié)果表明：NG HUB芯片在受到了靜電損傷后，在后續(xù)的上電過(guò)程中，損傷點(diǎn)擴(kuò)大，導(dǎo)致靜電保護(hù)區(qū)燒毀，最終導(dǎo)致芯片失效。

圖8 靜電模擬實(shí)驗(yàn)后芯片剝離后SEM圖

結(jié)論

芯片失效的原因?yàn)椋盒酒瑑?nèi)部出現(xiàn)燒毀。

根本原因是：芯片承受了較大的靜電損傷，在后續(xù)的上電過(guò)程中，擊穿位置出現(xiàn)燒毀，最終導(dǎo)致芯片失效。

建議：

（1）加強(qiáng)芯片在運(yùn)輸及使用過(guò)程中的靜電防護(hù)。

（2）芯片本身存在可靠性應(yīng)用風(fēng)險(xiǎn)，與物料供應(yīng)商溝通改良。

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