引起產(chǎn)品開(kāi)短路的原因

1、引起產(chǎn)品開(kāi)短路的可能原因摘要：本文根據(jù)實(shí)際分析中發(fā)現(xiàn)的一些封裝上的引起開(kāi)短路的情況，以及參考一些失效分析的資料，試圖對(duì)引起開(kāi)短路的各種可能原因作一歸納，以供分析中參考。關(guān)鍵詞：開(kāi)短路，芯片，封裝體。引 言半導(dǎo)體產(chǎn)品在封裝，測(cè)試和使用過(guò)程中，由于各種因素諸如芯片制造工藝，芯片本身性能，封裝工藝，測(cè)試過(guò)程和生產(chǎn)使用環(huán)境，材料的影響，產(chǎn)品會(huì)出現(xiàn)失效現(xiàn)象，表現(xiàn)為功能失效，參數(shù)漂移和開(kāi)短路。開(kāi)短路是產(chǎn)品失效的重要因素，本文就工作中發(fā)現(xiàn)的各種異?，F(xiàn)象結(jié)合一些資料，將各種引起開(kāi)短路的可能原因作一些歸納。一， 封裝工藝控制不當(dāng)引起的開(kāi)短路主要表現(xiàn)為斷絲，塌絲，碰絲，內(nèi)引腳相碰， 點(diǎn)脫，球脫，球漂，球浮，占封裝

2、引起開(kāi)短路異常原因的90%以上。工藝上一般主要是由于產(chǎn)品受震動(dòng)過(guò)大，產(chǎn)品跌落，注射壓力過(guò)大，排片手勢(shì)不當(dāng)引起產(chǎn)品與產(chǎn)品相碰，引線(xiàn)框來(lái)料異常，化學(xué)性腐蝕導(dǎo)致內(nèi)管腳斷或芯片壓區(qū)鋁層受損，金球浮起。對(duì)于金絲斷裂但無(wú)任何金絲弧度異常的產(chǎn)品，如果斷口有明顯擦痕則產(chǎn)品是由于金絲受外力引起擦斷，斷口處如光滑圓潤(rùn)或呈小球形則有可能是燒壞；球焊不良，球焊時(shí)所用的力，熱，電控制不良造成彈坑（芯片有效區(qū)硅層受損）或球鋪（球形不良），球與壓區(qū)鋁層分離，金球相碰，第二點(diǎn)拉斷，拉脫，金球根部斷裂；外形不良，管腳未切斷，電鍍搭錫或管腳間異物沾污致管腳間短路；測(cè)試時(shí)誤判，如金手指變形，產(chǎn)品管腳變形致接觸不良，產(chǎn)品方向放反，測(cè)

3、試程序問(wèn)題；內(nèi)管腳拉出樹(shù)脂體，裝片導(dǎo)電膠太多逸出致管腳間異常導(dǎo)通。二， 封裝工藝以外的產(chǎn)品的開(kāi)短路原因 這些原因單靠目前我司常規(guī)分析發(fā)現(xiàn)不了的，要靠專(zhuān)門(mén)儀器。1， 芯片表面水汽吸附或環(huán)境中的腐蝕性氣體吸附。我司的模塑封裝屬非氣密性封裝。環(huán)境中的不良?xì)夥杖珉婂冮g的酸氣或酸水，水汽等從塑封料表面，塑封料與引線(xiàn)條交界處進(jìn)入封裝體內(nèi)，封裝體越薄愈易穿透，然后凝結(jié)或積聚于芯片和芯片焊接塊上，遇到高溫時(shí)凝結(jié)的潮氣體積急劇膨脹，會(huì)拉斷金絲，或酸氣對(duì)引線(xiàn)條腐蝕而斷絲，或使金屬化層受腐蝕。2， 鈍化層-芯片表面的一層很薄的透明或半透明的絕緣介質(zhì)薄膜。它可以是二氧化硅，氮化硅，或聚酰亞胺，它起到保護(hù)芯片，絕緣和隔

4、離不良?xì)夥盏淖饔?。?dāng)它破裂時(shí)芯片金屬化層抗電遷移能力差，而發(fā)生電遷移后鋁線(xiàn)之間會(huì)短路，或鋁線(xiàn)會(huì)開(kāi)路。并且鈍化層損傷后下面的金屬化層露出，一旦芯片表面有外來(lái)金屬導(dǎo)電物則會(huì)使芯片不同區(qū)域之間短路。3， 芯片氧化層缺陷。芯片表面有各種顏色的部份就是芯片氧化層。顏色不同，表面氧化層厚度不同。它的作用是作為芯片制作過(guò)程中雜質(zhì)擴(kuò)散的掩蔽層，表面表護(hù)和鈍化層。它的主要不良是針孔，當(dāng)半導(dǎo)體產(chǎn)品屬單層布線(xiàn)時(shí)進(jìn)入針孔的金屬膜會(huì)與硅片相連，對(duì)于雙層或多層布線(xiàn)時(shí)導(dǎo)致層與層之間金屬膜相連，如果針孔位于基極或發(fā)射極廷伸電極下時(shí)會(huì)引起器件短路或低擊穿。氧化層另一個(gè)主要缺陷是斷裂，斷裂后表面金屬連線(xiàn)會(huì)與襯底短路。4， 內(nèi)應(yīng)力

5、。所謂內(nèi)應(yīng)力指物體受力變形時(shí)物體內(nèi)部各部份之間產(chǎn)生的相互作用的內(nèi)力，以抵抗此外力的作用并力圖使物體從變形后的位置回復(fù)到變形以前的位置。它一般累積后瞬時(shí)和突然發(fā)生，分為機(jī)械應(yīng)力（沖擊，震動(dòng)，形變，疲勞，斷裂，蠕變等），熱應(yīng)力（內(nèi)部，外部），電應(yīng)力，輻射應(yīng) 力（阿爾發(fā)粒子和宇宙射線(xiàn)），化學(xué)應(yīng)力。 當(dāng)芯片應(yīng)力釋放時(shí)會(huì)使芯片產(chǎn)生機(jī)械結(jié)構(gòu)變化，使芯片產(chǎn)生斷裂，金屬化層斷裂或金絲脫落，使產(chǎn)品開(kāi)路。 5、電遷移 芯片工作時(shí)芯片鋁條中有電流通過(guò)時(shí)，鋁離子會(huì)向電子流方向傳輸，時(shí)間久了，鋁條中產(chǎn)生空洞，空洞聚集越變?cè)酱笤斐蓴嗦?，而鋁條上也會(huì)因電遷移產(chǎn)生晶須使相鄰鋁條間短路， 鋁線(xiàn)1 晶須相連短路 鋁線(xiàn)2 空洞聚集

6、開(kāi)路而電化學(xué)腐蝕，鋁膜損傷，鋁線(xiàn)臺(tái)階處損傷都會(huì)使鋁線(xiàn)斷裂造成開(kāi)路。6、鋁硅共熔 鋁與SiO2 反應(yīng)4Al+3SiO2 2Al2O3+3Si鋁穿透此氧化層，然后硅向鋁中溶解，硅中留下空位，(鋁在硅中溶解很小可忽略)鋁便會(huì)落入其中穿透PN結(jié)形成短路。7、金屬間化合物如果器件鋁金屬膜上有水汽，酸堿之類(lèi)的污染，通電時(shí)鋁膜產(chǎn)生電化反應(yīng)，產(chǎn)生白色的絮狀物Al(OH)3 ，它是絕緣物，會(huì)使鋁膜斷條; 有時(shí)壓區(qū)下面有此物后金球與下面接觸不良從而開(kāi)路。8、芯片焊接疲勞對(duì)于導(dǎo)電膠粘結(jié)，內(nèi)部有空洞或Ag被氧化，或Ag2O沒(méi)充分還原，導(dǎo)致接觸電阻大，而開(kāi)路；對(duì)于共晶粘結(jié)，如燒結(jié)溫度不高底盤(pán)不干凈，Sn-Sb片沾潤(rùn)不好

7、，會(huì)形成微裂紋的疏松結(jié)構(gòu)，反向擊穿電壓，器件失效，對(duì)于Sn-Pb合金燒結(jié)Sn-Pb焊料嚴(yán)重氧化，管芯與管座脫落。這些都會(huì)造成開(kāi)路。9、熱不匹配各種材料間熱膨脹系數(shù)不匹配，如導(dǎo)電膠與芯片，導(dǎo)電膠與基材，芯片與樹(shù)脂體，當(dāng)產(chǎn)品在加熱與冷卻的循環(huán)過(guò)程中,特別是溫差很大或溫度變化時(shí)間短的情況下，各材料間產(chǎn)生剝離，分層等現(xiàn)象，導(dǎo)致金絲脫落，芯片裂縫，芯片脫落，水汽易侵入等從而導(dǎo)致產(chǎn)品開(kāi)路。10、外來(lái)異物如金屬多余物（殘留金絲）或半導(dǎo)體多余物（劃片殘留硅屑）會(huì)導(dǎo)致電路不同部位之間（主要指未被鈍化層覆蓋的工作材料上）短路，尺寸和重量比較大的非金屬等多余物在振動(dòng)情況下可能會(huì)導(dǎo)致鍵合金絲移位或斷絲，引起開(kāi)短路。11、氧化層臺(tái)階處金屬膜斷路由于蒸鋁過(guò)程中鋁膜的掩蔽效應(yīng)造成氧化層臺(tái)階上鋁膜斷路。圖中陰面鋁蒸發(fā)層往往很薄，電流密度高，溫度也高，是明顯的熱點(diǎn)，易形成遷移缺陷。 造成開(kāi)路現(xiàn)象。 入射角S i O 2陰面陽(yáng)面 法線(xiàn)方向總結(jié)：開(kāi)短路的原因很多，對(duì)于封裝企業(yè)由于分析設(shè)備手段有限，只要能發(fā)現(xiàn)常見(jiàn)的失效機(jī)理