PCBA内存芯片失效分析

背景介绍

某PCBA的内存芯片发生失效，表现为芯片不工作，通过测试分析查找失效原因。

测试分析

1 外观检查

为确认失效PCBA上内存芯片是否存在异常，观察内存芯片的外观。发现#1失效PCBA内存芯片正面丝印清晰，内存芯片脱落且侧面有破损的现象，如图1所示；#2失效PCBA正面丝印清晰，未发现其他异常。

图1 #1失效内存芯片外观形貌

2 X-ray检查

为确认失效内存芯片内部结构是否存在明显异常，对失效内存芯片进行X-ray检查。发现#1失效PCBA解焊下的内存芯片引脚有明显脱落现象，如图2所示；#2失效内存芯片在板X-ray检查未发现明显异常，如图3所示。

3 超声扫描

为确认#2失效PCBA内存芯片键合是否存在明显分层现象，对失效内存芯片进行超声扫描，发现#2失效内存芯片键合部位存在分层现象，如图4所示。

图4 #2失效PCBA超声扫描形貌

4 SEM形貌观察

为确认#1失效PCBA内存芯片键合脱落的原因，对#1失效PCBA进行SEM形貌观察。

发现#1失效PCBA键合脱落部位发现有键合断裂的现象，如图5所示；结合#1失效PCBA侧面封装有破损，推测#1失效PCBA键合脱落的原因为内部键合断裂。

图5 #1失效PCBA键合脱落部位SEM形貌

5 切片分析

为确认#2失效PCBA是否也存在该现象，对#2失效PCBA内存芯片进行切片分析。发现#2失效PCBA内存芯片封装体都有明显裂纹，裂纹经过键合部位，裂纹势必引起键合受力最终导致断裂，这与#1失效PCBA键合断裂的现象一致，如图6所示；

通过对引脚位置的对比发现，键合断裂的引脚都为pin1引脚，而该引脚为芯片选择输入脚，该引脚断裂，必导致芯片不能正常工作，这是芯片失效的原因，如图7所示。

切片结果说明：内存芯片失效原因为封装体有裂纹，裂纹经过键合部位使键合受力断裂，最终导致内存芯片不工作。

6 验证分析

图6 #2失效PCBA内存芯片切片形貌

图7 芯片引脚功能图

7 验证分析

前面分析可知：失效PCBA都因封装开裂导致的内存芯片失效，为确认功能正常PCBA是否存在封装开裂的现象，对OK PCBA进行切片分析。

发现OK PCBA封装都有破损，如图8所示，破损位置与失效芯片一致，说明该位置封装出现破损或裂纹为普遍现象，而破损的位置形貌判断，该破损及裂纹为受外力导致的可能性较大。

图8 OK PCBA内存芯片切片形貌

结论与建议

内存芯片不工作的原因为内部键合断裂，根本原因为内存芯片受应力导致封装体产生裂纹，裂纹经过键合丝部位，对键合丝产生了拉力，最终导致了芯片不工作；从封装体裂纹的位置上判断，产生裂纹或破损的位置为芯片Pin1脚位置，因此判断是该位置受力导致的。

建议：排查内存芯片pin1脚受力的原因。

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