飞纳电镜和离子研磨仪在元器件封装失效的案例分享

器件焊线连接芯片和引脚，连接芯片一端，一般为第一焊点（DB 代称），另一端连接金属框架引脚（WB 代称），这两处的焊接性能是封装失效分析重点关注的部分，下面就以此案例，分享一些器件封装失效分析的小知识，小编抛砖引玉，大家相互交流学习。

为了清晰观测到失效位置的内部结构情况，本次元器件分析样品使用结合离子研磨仪无损抛光的方式，来对位置 1#WB、2#DB，不喷金进行SEM-EDS 以及 SEM-ECCI 分析。

从第一焊点 DB 截面形状来看，打线的能量很足，金球形变很大，从 EICC 相来看，应力分布在颈部。

扫描电镜下可见金线与焊盘合金化不够理想，合金层不连续，芯片焊盘和金线之间未形成良好的金属间化合物，连接强度势必会收影响，即便短期不出问题，长期抗疲劳情况也较为堪忧。

再来看 WB 情况，情况更为糟糕，恐怕是直接造成此次器件失效的直接原因。

从切面来看两个焊点完全失效，焊点完全从键合区分离，造成开路失效。扁平的焊球表明熔球温度与键合压力不是故障的主要原因。键合区表面污染，可能是导致键合失效的潜在原因，但扫描电镜图像显示 ball bond 底部极为平整，不像是 ball bond 压到异物之后的形成的形状，而更像是 ball bond 键合后由于某种原因脱离而成。再进一步放大看细节。

焊盘镀银层有异常凹陷，封装过程中银层脱落碎屑有搬移并填充在引线和焊盘之间，封装胶有疏松堆积。

结合能谱结果分析，可以看见封装胶迁移、流动和堆积。而且案例中所选用的金线，EDS 分析含有多种金属，尤其含有微量的有毒重金属汞，推测应为电子垃圾回收金，大家可要擦亮眼睛，这是 RoSH 重点关注的有毒有害金属。

能谱结果发现，铜-镍-银焊盘与封装胶界面能谱分析，银层有很大沉积颗粒，界面还有硅异质颗粒。

焊盘和基板与封装胶严重分离缝隙明显，封装过程中银层脱落碎屑有搬移，封装胶与异物边缘堆积。

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复纳科学仪器（上海）有限公司

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