集成電路上機失效，原因復雜多樣，常見原因有：制造工藝缺陷、環境因素、SMT工序、產品的設計缺陷、EMC電磁兼容設計、過壓過流、靜電（ESD）損壞等。

本次案例，客戶端反饋手中一批SN6505BDBVT驅動器上機貼片后出現輸出不良情況，不良率僅為0.1%（失效品僅1顆）。一枚成熟的產品發生如此失效問題，客戶先求助FAE對前端排查，結果并未發現相關設計、外圍元器件以及焊接等方面存在異常。既然從電路方面查不出原因，客戶就尋求我們創芯檢測的幫助，希望從元器件本身入手，查明原因所在。

除了失效樣品（編號為B1#），客戶還提供了一顆良品（編號為A1#）以供對比分析。至于失效的原因是什么，您可以先猜一猜，再跟隨我們一起經由測試，來驗證您的想法。

測試過程

步驟1：外觀檢查

目的：對收到的樣品進行外觀檢查，確認器件封裝絲印是否完整，是否有重新打磨翻新等痕跡，塑封體表面是否存在明顯破損、引腳完整性等基本信息。

檢測結果：對所提供樣品進行檢查，不論是良品（A1#）還是失效品（B1#）均未發現二次涂層、絲印重新打磨的痕跡。另外，良品和失效品引腳尾端均發現助焊劑殘留的痕跡，表明這兩顆芯片確實都是上過機的。

步驟2：電特性分析

目的：為了復現產品的失效問題，對好壞樣品的寄生二極管特性部分進行測量，確認輸出端是否有明顯損壞。

器件引腳說明圖：

測試條件：將失效品（B1#）接入電路并連接示波器，顯示屏橫軸每個柵格表示電壓為0.5V，縱軸每個柵格表示電流為0.5mA。

結果：通過與良品電特性分析比對，確認器件的失效品D2對GND之間二極管特性曲線圖像為短路模式，由于D2為輸出端，當MOS器件的D2漏極輸出端對地之間短路時，輸出端大部分電流以襯底（GND）的方向泄漏，導致電平直接被拉低。

步驟3：X-Ray檢查

目的：確認存在短路之后，利用X-Ray探查元器件內部結構是否存在異常，來驗證失效是否因為封裝問題所引起。

測試結果：經過比對良品與失效品內部圖像，并未發現封裝內部結構、鍵合絲和die上存在明顯異常。為探明失效原因，下面就必須進行破壞性測試。

步驟4：開蓋檢查

目的：開蓋檢查失效品（B1#）die上是否存在工藝缺陷與燒毀跡象。

測試結果：經金相顯微鏡檢查，在die上未發現異常現象。

步驟5：熱點分析（OBIRCH）

目的：熱點分析的原理，是用激光在芯片表面掃描，激光束的能量會被芯片吸收轉化為熱量。若芯片存在缺陷，則缺陷處的能量將不會被傳導和分散，從而導致缺陷處溫度升高，并使阻值變化。

在掃描同時，對芯片施加一定的電壓和電流，在缺陷處就會引起電壓和電流的變化。通過將激光掃描到溫度變化的位置，與電壓和電流發生變化的位置相疊生成圖像，就可以定位熱點。

熱點分析可有效探查芯片中金屬線的空洞、通孔下的空洞，通孔底部高電阻區等，也能有效檢測短路或漏電。在X-Ray和開蓋都沒有發現異常的情況下，就要看進行熱點分析能不能為我們打開局面。

測試條件的評估：為了避免二次損壞，分析評估后對D2-GND之間的上電要求選定如下：測試電壓為0.10V，電流為2.45mA，分別在5.0x和20.0x的倍率下測試。

測試結果：熱點分析失效樣品（B1#），在5.0x和20x倍率下，觀察到die局部存在兩處熱點。接下來的工作，就是要在die之中，鎖定它們的具體位置。

步驟6：去層分析

目的：由于引發芯片失效的缺陷點往往發生位于芯片下層的結構，因此有必要對熱點分析發現的熱點區域進行去層分析，來鎖定樣品缺陷點的具體位置。

分析結果：對失效品（B1#）熱點分析異常區域進行去層分析，去層Solder、TM、M2時均未發現明顯異常，進一步去層到M1時發現明顯燒熔痕跡。探明芯片內損傷的點之后，我們就可以進一步分析，得出失效原因的最終結論。

去層分析步驟1—Die_Solder：在此層未發現異常

去層分析步驟2—Die_TM：在此層未發現異常

去層分析步驟3—Die_M2：在此層未發現異常

去層分析步驟4—Die_M1：在此層發現金屬線燒熔點

分析總結和改善建議

分析過程：客戶端反饋型號SN6505BDBVT驅動器上機貼片后出現輸出不良，不良率僅為0.1%（失效品1顆）。對客戶端提供的失效樣品進行I-V特性曲線量測，確認輸出端D2與GND之間表現為短路。

為了探究短路的最終原因，我們對此樣品進行X-Ray和開蓋檢查，結果未發現任何異常，進一步通過OBRICH偵測和去層分析后，在M1局部發現了明顯燒毀痕跡，最終根據M1燒毀形貌特征，確認失效機理為ESD損傷。

結論：綜上分析SN6505BDBVT驅動器客戶端反饋輸出不良的原因為ESD損傷導致D2與GND之間損壞，從而間接或直接導致芯片短路失效。 

建議：優化電網保護設計，注意防靜電措施。在特殊條件下，可以參考器件的ESD防控指標進行試驗，進一步確保整機產品具備完善的抗干擾能力。一旦物料出現失效情況，推薦您尋求專業IC檢測機構的幫助，排查出失效原因。

創芯在線檢測中心——您的首選IC檢測專家