芯片彈坑的形成與如何判斷彈坑

彈坑的形成

芯片彈坑的形成主要是由于壓焊時(shí)輸出能量過(guò)大，?導(dǎo)致芯片壓焊區(qū)鋁墊受損而導(dǎo)致裂紋。?彈坑現(xiàn)象在Wire Bonding封裝過(guò)程中是一個(gè)常見(jiàn)的問(wèn)題，??彈坑和Pad失鋁都是在封裝過(guò)程中壓焊芯片時(shí)產(chǎn)生的不良現(xiàn)象。?

彈坑是由于壓焊時(shí)輸出能量過(guò)大，?使芯片壓焊區(qū)鋁墊下層Barrier或Oxide受損而留下裂紋；?而Pad失鋁則是由于壓焊時(shí)輸出能量過(guò)大，?使芯片壓焊區(qū)鋁層與阻擋層撕裂分層，?導(dǎo)致鋁層脫落。?

這兩種現(xiàn)象都是制造過(guò)程中失效機(jī)理之一，?其產(chǎn)生的原因主要包括工藝參數(shù)設(shè)置不當(dāng)，?形成的原因可能是超聲功率、?壓力、?壓焊時(shí)間以及溫度的設(shè)置不當(dāng)，?這些因素都會(huì)直接影響壓焊質(zhì)量。??

如果壓焊前芯片壓焊區(qū)已被污染，?那么壓焊的工藝參數(shù)就需要根據(jù)實(shí)際情況重新設(shè)置，?以保證壓焊的鍵合強(qiáng)度，?但這同時(shí)也增加了彈坑或失鋁的風(fēng)險(xiǎn)。?

彈坑的形貌

彈坑的形貌多為線(xiàn)型裂紋或弧形裂紋或圓形裂紋。壓焊過(guò)程使用的劈刀口徑為圓形，劈刀安裝過(guò)程為手工安裝，安裝過(guò)程也會(huì)存在安裝水平問(wèn)題，導(dǎo)致鍵合受力不均，此時(shí)鍵合力度過(guò)大時(shí)會(huì)導(dǎo)致壓焊區(qū)域呈現(xiàn)一邊式的弧形裂紋。安裝水平良好時(shí)，此時(shí)鍵合力度過(guò)大時(shí)會(huì)導(dǎo)致壓焊區(qū)域呈現(xiàn)圓形或近似圓形的裂紋。

線(xiàn)型裂紋狀彈坑

弧型裂紋狀彈坑

圓形形貌彈坑

彈坑的風(fēng)險(xiǎn)

01

降低連接可靠性

由于彈坑問(wèn)題導(dǎo)致的焊線(xiàn)與焊盤(pán)之間的連接不良，可能會(huì)降低電子元件的可靠性，使產(chǎn)品在使用過(guò)程中出現(xiàn)故障。

而球脫和虛焊可以通過(guò)外觀(guān)檢查、焊線(xiàn)拉力測(cè)試和焊球推力比較直觀(guān)地被發(fā)現(xiàn)，而彈坑的檢查方法是需要通過(guò)化學(xué)的方法去除鋁層，在高倍顯微鏡下檢查彈坑損傷。

02

電阻增加

焊線(xiàn)與焊盤(pán)之間的連接不良會(huì)導(dǎo)致電阻增加，從而降低電子設(shè)備的性能和效率。而彈坑是由于焊球在壓到芯片焊區(qū)表面時(shí)，接觸力、鍵合力和鍵合功率設(shè)置匹配不當(dāng)導(dǎo)致焊區(qū)的硅層受到損傷。

如果彈坑損傷比較輕微，彈坑一般呈月牙型，當(dāng)彈坑損傷比較嚴(yán)重時(shí)，彈坑呈圓環(huán)型，當(dāng)彈坑損傷非常嚴(yán)重時(shí)，芯片的硅層表面可以看到明亮的硅缺失痕跡。

03

導(dǎo)致開(kāi)路或短路

嚴(yán)重的彈坑問(wèn)題可能導(dǎo)致焊線(xiàn)與焊盤(pán)之間的連接斷裂（開(kāi)路）或者焊線(xiàn)之間的短路，進(jìn)一步影響產(chǎn)品的性能和穩(wěn)定性。而彈坑缺陷導(dǎo)致芯片硅層損傷往往會(huì)導(dǎo)致器件產(chǎn)品的電性不良，主要表現(xiàn)為漏電異常、 反向擊穿電壓低。

漏電流異常由于起初比較小，在后續(xù)通電使用中不斷劣化增大，往往在出廠(chǎng)前無(wú)法通過(guò)電性能測(cè)試完全篩選剔除，當(dāng)器件產(chǎn)品在客戶(hù)長(zhǎng)時(shí)間通電后，漏 電逐漸增大，進(jìn)而導(dǎo)致反向擊穿電壓不斷變小，甚至擊穿短路，對(duì)終端客戶(hù)的線(xiàn)路功能影響很大。

04

漏電流異常

彈坑會(huì)導(dǎo)致芯片在后續(xù)的使用中漏電流逐漸增大，這通常在出廠(chǎng)前的電性能測(cè)試中無(wú)法完全篩選剔除。

05

反向擊穿電壓降低

彈坑的存在會(huì)使芯片的反向擊穿電壓不斷變小，甚至在長(zhǎng)時(shí)間使用后發(fā)生擊穿短路，這對(duì)終端客戶(hù)的線(xiàn)路功能有重大影響。

06

影響產(chǎn)品可靠性和功能性

由于彈坑缺陷對(duì)器件產(chǎn)品電性能的影響是在后續(xù)使用過(guò)程中逐漸體現(xiàn)出來(lái)的，因此潛伏時(shí)間越長(zhǎng)，其造成的連鎖損失也就越大。

來(lái)源：季豐電子