飛納電鏡和離子研磨儀在元器件封裝失效的案例分享

來源：復納科學儀器（上海）有限公司分類：操作使用

2025-04-09 18:30:15 24閱讀次數

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如果說電子芯片，是沙子千錘百煉的蛻變；那電子器件封裝，是它一展拳腳的筋骨肉身。電子器件封測的成功總是千篇一律，但不成功的封裝卻總是千奇百怪，話不多說，開始嘍！

器件焊線連接芯片和引腳，連接芯片一端，一般為第一焊點（DB 代稱），另一端連接金屬框架引腳（WB 代稱），這兩處的焊接性能是封裝失效分析重點關注的部分，下面就以此案例，分享一些器件封裝失效分析的小知識，小編拋磚引玉，大家相互交流學習。

為了清晰觀測到失效位置的內部結構情況，本次元器件分析樣品使用結合離子研磨儀無損拋光的方式，來對位置 1#WB、2#DB，不噴金進行SEM-EDS 以及 SEM-ECCI 分析。

2#DB ?

第一焊點失效分析

從第一焊點 DB 截面形狀來看，打線的能量很足，金球形變很大，從 EICC 相來看，應力分布在頸部。

掃描電鏡下可見金線與焊盤合金化不夠理想，合金層不連續，芯片焊盤和金線之間未形成良好的金屬間化合物，連接強度勢必會收影響，即便短期不出問題，長期抗疲勞情況也較為堪憂。

1#WB ?

截面失效分析

再來看 WB 情況，情況更為糟糕，恐怕是直接造成此次器件失效的直接原因。

從切面來看兩個焊點完全失效，焊點完全從鍵合區分離，造成開路失效。扁平的焊球表明熔球溫度與鍵合壓力不是故障的主要原因。鍵合區表面污染，可能是導致鍵合失效的潛在原因，但掃描電鏡圖像顯示 ball bond 底部極為平整，不像是 ball bond 壓到異物之后的形成的形狀，而更像是 ball bond 鍵合后由于某種原因脫離而成。再進一步放大看細節。

焊盤鍍銀層有異常凹陷，封裝過程中銀層脫落碎屑有搬移并填充在引線和焊盤之間，封裝膠有疏松堆積。

結合能譜結果分析，可以看見封裝膠遷移、流動和堆積。而且案例中所選用的金線，EDS 分析含有多種金屬，尤其含有微量的有毒重金屬汞，推測應為電子垃圾回收金，大家可要擦亮眼睛，這是 RoSH 重點關注的有毒有害金屬。

1#WB 截面 EDS 結果

能譜結果發現，銅-鎳-銀焊盤與封裝膠界面能譜分析，銀層有很大沉積顆粒，界面還有硅異質顆粒。

焊盤和基板與封裝膠嚴重分離縫隙明顯，封裝過程中銀層脫落碎屑有搬移，封裝膠與異物邊緣堆積。

以上就是一個元器件封裝失效分析的具體案例，結合離子研磨儀的制樣方法，使用（SEM－EDS 聯用）對樣品進行封裝失效分析測試，不僅可以清晰觀測失效位置的 SEM 形貌和 ECCI 相，還可以結合能譜結果進一步做綜合分析，任何缺陷都將無處藏匿。

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