印制板及其組件(PCB&PCBA)是電子產(chǎn)品的核心部件，PCB&PCBA的可靠性直接決定了電子產(chǎn)品的可靠性。為了保證和提高電子產(chǎn)品的質(zhì)量和可靠性，對失效進(jìn)行全面的理化分析，確認(rèn)失效的內(nèi)在機(jī)理，從而有針對性地提出改善措施。
電子元器件失效分析的目的是借助各種測試分析技術(shù)和分析程序確認(rèn)電子元器件的失效現(xiàn)象，分辨其失效模式和失效機(jī)理，確認(rèn)最終的失效原因，提出改進(jìn)設(shè)計(jì)和制造工藝的建議，防止失效的重復(fù)出現(xiàn)，提高元器件可靠性。
集成電路復(fù)雜度與性能要求的持續(xù)攀升，疊加設(shè)計(jì)、制造、封裝及應(yīng)用環(huán)節(jié)的潛在風(fēng)險(xiǎn)，導(dǎo)致短路、開路、漏電、燒毀、參數(shù)漂移等關(guān)鍵失效模式頻發(fā)。這不僅造成昂貴的器件報(bào)廢與系統(tǒng)宕機(jī)，更常引發(fā)設(shè)計(jì)方、代工廠、封測廠與終端用戶間的責(zé)任爭議，帶來重大經(jīng)濟(jì)損失與信譽(yù)風(fēng)險(xiǎn)。
高分子材料性能要求持續(xù)提升，而客戶對高要求產(chǎn)品及工藝的理解差異，導(dǎo)致斷裂、開裂、腐蝕、變色等典型失效頻發(fā)，常引發(fā)供應(yīng)商與用戶間的責(zé)任糾紛及重大經(jīng)濟(jì)損失。
金屬構(gòu)件服役環(huán)境日益苛刻，對材料性能和結(jié)構(gòu)可靠性提出更高要求。然而，設(shè)計(jì)缺陷、材料瑕疵、制造偏差或不當(dāng)使用等因素，極易引發(fā)疲勞斷裂、應(yīng)力腐蝕開裂、氫脆、蠕變、磨損、過載變形等典型失效。
美信檢測以海量失效數(shù)據(jù)庫構(gòu)建技術(shù)優(yōu)勢，全譜系案例、復(fù)雜場景方案、頭部企業(yè)合作及體系化知識產(chǎn)權(quán)，各展其能。憑借百萬級失效解析積累，精準(zhǔn)洞察本質(zhì)，讓檢測報(bào)告為客戶質(zhì)量升級提供有力支撐，實(shí)現(xiàn)失效歸零。
實(shí)時(shí)更新美信檢測最新資訊，包括技術(shù)、展會(huì)、活動(dòng)等動(dòng)態(tài)。我們以專業(yè)檢測為基石，為客戶定制解決方案，從源頭把控質(zhì)量，助力客戶在市場競爭中脫穎而出，實(shí)現(xiàn)商業(yè)成功。
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HUB芯片莫名失效，元兇竟是靜電？
發(fā)布時(shí)間： 2026-01-30 00:00
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病例摘要

  • FE1.1S HUB芯片

  • 裝機(jī)服役約3-6個(gè)月

  • 突發(fā)性功能喪失，導(dǎo)致所在設(shè)備USB端口無法識別任何外接設(shè)備

  • 同一批次多個(gè)“個(gè)體”先后出現(xiàn)類似癥狀，更換新芯片后設(shè)備暫時(shí)恢復(fù)正常

  • 病因不明，復(fù)發(fā)風(fēng)險(xiǎn)高，需進(jìn)行系統(tǒng)性「尸體解剖」與「病理分析」以查明根本死因

我們常面臨一個(gè)典型困境：芯片外觀完好，卻功能盡失。這背后究竟是芯片自身存在設(shè)計(jì)或工藝的先天缺陷，還是在生產(chǎn)、運(yùn)輸或使用中受到了外部應(yīng)力的不可逆損傷？

為此，我們對其展開了一次系統(tǒng)的 “工業(yè)診斷”...


外觀檢查

NG樣品外觀圖

芯片體表完好，無破損、燒蝕、變形等外傷跡象。

?? 初步排除機(jī)械損傷與外部過熱致死可能。


I-V曲線測試

NG4樣品I-V曲線典型圖

NG5樣品I-V曲線典型圖

對比健康芯片后發(fā)現(xiàn)，部分失效芯片的 “11號引腳”對地電阻異常，呈現(xiàn)阻性甚至短路狀態(tài)。

?? 這說明內(nèi)部特定電路節(jié)點(diǎn)已受損，如同某條關(guān)鍵血管發(fā)生了“梗塞”。


無損透視 & 超聲掃描

NG2樣品X-ray檢測圖

NG4樣品X-ray檢測圖

  • X光（內(nèi)部結(jié)構(gòu)）：發(fā)現(xiàn)部分芯片存在 “銀漿上爬過高” 的工藝瑕疵。這好比局部“組織增生”，在潮濕環(huán)境下易引發(fā)“遷移感染”（電遷移短路），屬于長期風(fēng)險(xiǎn)。

超聲掃描圖-二焊點(diǎn)

超聲掃描圖-基板

  • 超聲（內(nèi)部結(jié)合）：檢出個(gè)別樣本存在內(nèi)部 “分層” （結(jié)合不良）。這類似于“組織粘連不牢”，影響長期健康，但并非本次急性死亡的直接原因。

?? 發(fā)現(xiàn)了一些“慢性病”跡象，但還不是導(dǎo)致本次“猝死”的致命一刀。


開封內(nèi)部觀察

NG樣品開封圖

去除外殼后，直接觀察芯片晶圓表面，仍未發(fā)現(xiàn)明顯壞死（燒毀）點(diǎn)，且異常電性能依舊存在。

?? 這基本排除了“銀漿遷移”導(dǎo)致急性短路的可能，病因繼續(xù)向更深處隱藏。


Thermal EMMI熱點(diǎn)定位 & 剝離分析

NG4樣品定位分析圖

NG5樣品定位分析圖

這是關(guān)鍵一步。我們利用Thermal EMMI技術(shù)，像使用紅外熱成像儀一樣，定位芯片在工作時(shí)的異常發(fā)熱點(diǎn)。在異常的11號引腳附近，靜電保護(hù)電路區(qū)域出現(xiàn)了異常“高熱”信號。

NG4樣品亮點(diǎn)位置形貌圖

NG4樣品相同OK區(qū)域形貌圖

通過化學(xué)方法逐層剝離（類似病理切片），在該區(qū)域觀察到了微米級的燒毀形貌。

?? 至此，兇器露出端倪：損傷集中在芯片的“免疫系統(tǒng)”——靜電保護(hù)電路上。


驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)：重現(xiàn)“現(xiàn)場”

OK樣品人體靜電實(shí)驗(yàn)圖

推測是靜電擊穿，但需要證實(shí)。我們對健康芯片進(jìn)行了 “靜電攻擊模擬實(shí)驗(yàn)” 。對同型號健康芯片的相同引腳，施加標(biāo)準(zhǔn)的人體模型（HBM）靜電脈沖。

靜電模擬實(shí)驗(yàn)后芯片剝離后SEM圖

當(dāng)靜電電壓達(dá)到4-4.4 kV時(shí)，芯片在完全相同的保護(hù)電路位置被擊穿，且擊穿損傷的微觀形貌與失效芯片的燒毀特征高度一致。

?? 該失效芯片曾暴露在靜電放電環(huán)境中，保護(hù)電路受到隱性損傷。隨后在多次正常上電工作中，損傷點(diǎn)不斷惡化，最終導(dǎo)致保護(hù)電路燒毀，功能徹底喪失。


?? 最終診斷

  • 直接原因：芯片內(nèi)部出現(xiàn)燒毀。

  • 根本原因：芯片承受了較大的靜電損傷，在后續(xù)的上電過程中，擊穿位置出現(xiàn)燒毀，最終導(dǎo)致芯片失效。

??? 治療建議

  • 加強(qiáng)芯片在運(yùn)輸及使用過程中的靜電防護(hù)。

  • 芯片本身存在可靠性應(yīng)用風(fēng)險(xiǎn)，與物料供應(yīng)商溝通改良。

在你們的工作中，是否有過因靜電導(dǎo)致的“懸案”？后來是如何破案并建立防線的？或者，你對ESD防護(hù)有哪些獨(dú)到的經(jīng)驗(yàn)和困惑？

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