3.5 塑料封装典型失效案例

塑封电路产品在使用过程中会受到高温、回流焊、温度循环、湿气、振动等应力及综合应力的影响，产生界面分层、键合退化、芯片腐蚀、参数漂移等失效情况。下面介绍若干塑封电路的典型失效案例。

3.5.1 湿气侵入导致的腐蚀

某功率MOSFET在使用过程中发现其反向漏电流超标，经分析发现样品的引线框架、基板等内部结构与模塑料分层。经扫描电子显微镜（Scanning Electron Microscopy，SEM）和电子能谱（Energy Dispersive Spectroscopy，EDS）分析，发现芯片表面有明显的银晶枝状金属迁移。功率MOSFET界面分层导致芯片电化学迁移如图3-43所示。该芯片的腐蚀应为封装界面分层引起的，水汽和外部沾污离子沿封装裂纹侵入芯片表面，在芯片表面发生了电化学迁移。

某SRAM电路样品组装完成后调试出现故障，现象为CPU出现复位故障，经排查为SRAM故障引起，对SRAM植球并重新焊接后故障依旧，更换新的SRAM后故障消失，产品正常工作。经分析，失效样品芯片与框架、模塑料与PCB界面明显分层；开封后发现芯片键合被拉脱，系“爆米花”效应所致，失效形貌如图3-44所示。

3.5.2 高温导致的孔洞及键合退化

某塑封RS-485芯片经组装通电后发现其使能端的电平异常，为偶发故障，高温80℃试验可使偶发故障时间延长，恢复常温后会持续一段时间故障，但之后可恢复，处于不稳定故障状态。经开封分析，见芯片内多个内键合金球与焊盘分离，形成了一种黄褐色物质，键合金球一侧出现凹陷，经过SEM和EDS分析，发现黄褐色物质主要成分为Au-Al化合物，Au的含量较高。SEM和EDS分析结果如图3-45所示。

该失效分析表明：芯片内键合点结合面处的Au、Al元素发生扩散，形成了Au-Al化合物。对键合金球与Au-Al化合物分离，发现焊盘上Au含量较高，表明Au已经大量扩散至焊盘，因阻焊剂内含有的有机物在高温作用下产生气泡，故形成了柯肯德尔孔洞 ^[35] ，最终引起了键合虚焊，产生间歇性失效。