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輸出能量過大，?導致芯片壓焊區(qū)鋁墊受損而導致裂紋。?彈坑現(xiàn)象在Wire Bonding封裝過程中是一個常見的問題，??彈坑和Pad失鋁都是在封裝過程中壓焊芯片時產(chǎn)生的不良現(xiàn)象。?

彈坑是由于壓焊時輸出能量過大，?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輸出能量過大，?使芯片壓焊區(qū)鋁層與阻擋層撕裂分層，?導致鋁層脫落。?

這兩種現(xiàn)象都是制造過程中失效機理之一，?其產(chǎn)生的原因主要包括工藝參數(shù)設(shè)置不當，?形成的原因可能是超聲功率、?壓力、?壓焊時間以及溫度的設(shè)置不當，?這些因素都會直接影響壓焊質(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)實際情況重新設(shè)置，?以保證壓焊的鍵合強度，?但這同時也增加了彈坑或失鋁的風險。?

彈坑的形貌

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

線型裂紋狀彈坑

弧型裂紋狀彈坑

圓形形貌彈坑

彈坑的風險

01

降低連接可靠性

由于彈坑問題導致的焊線與焊盤之間的連接不良，可能會降低電子元件的可靠性，使產(chǎn)品在使用過程中出現(xiàn)故障。

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

02

電阻增加

焊線與焊盤之間的連接不良會導致電阻增加，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，接觸力、鍵合力和鍵合功率設(shè)置匹配不當導致焊區(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，當彈坑損傷比較嚴重時，彈坑呈圓環(huán)型，當彈坑損傷非常嚴重時，芯片的硅層表面可以看到明亮的硅缺失痕跡。

03

導致開路或短路

嚴重的彈坑問題可能導致焊線與焊盤之間的連接斷裂（開路）或者焊線之間的短路，進一步影響產(chǎn)品的性能和穩(wěn)定性。而彈坑缺陷導致芯片硅層損傷往往會導致器件產(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，往往在出廠前無法通過電性能測試完全篩選剔除，當器件產(chǎn)品在客戶長時間通電后，漏 電逐漸增大，進而導致反向擊穿電壓不斷變小，甚至擊穿短路，對終端客戶的線路功能影響很大。

04

漏電流異常

彈坑會導致芯片在后續(xù)的使用中漏電流逐漸增大，這通常在出廠前的電性能測試中無法完全篩選剔除。

05

反向擊穿電壓降低

彈坑的存在會使芯片的反向擊穿電壓不斷變小，甚至在長時間使用后發(fā)生擊穿短路，這對終端客戶的線路功能有重大影響。

06

影響產(chǎn)品可靠性和功能性

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

來源：季豐電子