靜電不容小覷！芯片失效導致USB設備出現(xiàn)無法識別現(xiàn)象

引言

整機產品在使用幾個月后出現(xiàn)USB設備無法識別，大部分為HUB芯片損壞，現(xiàn)測試分析NG芯片和OK芯片，查找失效原因及提供改善建議。

測試分析

1 外觀檢查

對失效芯片進行外觀檢查，經分析未發(fā)現(xiàn)芯片表面有異常。

2 I-V曲線測試

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

圖1 NG HUB芯片I-V曲線典型圖

3 無損透視檢查

對芯片進行無損透視，發(fā)現(xiàn)NG HUB芯片有銀漿上爬過高的現(xiàn)象。

圖2 NG HUB芯片X-ray檢測圖

4 界面超聲掃描

為確認芯片內部是否存在分層或者空洞，對NG芯片，OK芯片進行界面超聲掃描；經分析NG HUB芯片二焊點存在分層,分層的存在會帶來可靠性隱患。

圖3 超聲掃描圖-二焊點

5 開封內部觀察

對NG HUB芯片進行開封觀察，發(fā)現(xiàn)NG HUB芯片表面未發(fā)現(xiàn)燒毀點，對其開封后HUB芯片進行I-V曲線測試，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為芯片銀漿上爬過高導致。

圖4 NG HUB芯片開封圖

6 Thermal EMMI

為確認NG HUB芯片的失效位置，對NG HUB芯片進行Thermal EMMI 熱點定位分析。

定位結果顯示：NG HUB芯片內部存在異常亮點，亮點位置在1管腳附近位置，屬于管腳保護區(qū)，這與I-V測試結果一致。證明芯片pin 1附件晶圓內部有異常缺陷，導致NG HUB芯片對地阻抗異常。

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)熱點顯示芯片表面無明顯異常，去除芯片表面metal，觀察芯片沉底保護區(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區(qū)。

圖6 NG HUB芯片亮點位置形貌圖

圖7 NG HUB芯片相同OK區(qū)域形貌圖

8 驗證實驗

為驗證芯片燒毀位置是否是芯片的靜電保護區(qū)，對OK HUB芯片進行剝離分析及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NG HUB芯片燒毀是由靜電引起的。

測試結果表明：NG HUB芯片在受到了靜電損傷后，在后續(xù)的上電過程中，損傷點擴大，導致靜電保護區(qū)燒毀，最終導致芯片失效。

圖8 靜電模擬實驗后芯片剝離后SEM圖

結論

芯片失效的原因為：芯片內部出現(xiàn)燒毀。

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

建議：

（1）加強芯片在運輸及使用過程中的靜電防護。

（2）芯片本身存在可靠性應用風險，與物料供應商溝通改良。

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