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光耦芯片:完了完了,这波电流冲我来了
引言
某cib板卡光耦芯片出现失效,表现为列车运行过程中报通信故障,无法与列车网络建立通信。现委托方提供1pc失效光耦芯片和5pcs ok光耦芯片进行分析,以查找光耦失效的原因。
测试分析
1 外观检查
对ng光耦和ok光耦进行外观检查。ng光耦和ok光耦都有使用拆焊痕迹,ng光耦外观未发现开裂烧焦异常。
2 x-ray&ct检查
对ng光耦进行x-ray和ct检查。发现ng光耦输入端的led键合丝第一键合点处断裂,ct 3d成像显示断裂的键合丝端头熔融成球状。ok光耦内部结构没有发现异常。
图1 ng光耦x-ray&ct检查图
3 iv曲线测试
对比测量ng光耦和ok光耦的iv曲线,发现ng光耦的输入端pin2对pin3脚iv曲线显示开路,ng光耦的输出端iv曲线与ok样品重合,未出现异常。
图2 ng光耦与ok光耦的iv特性曲线图
(蓝色曲线:ok样品;红色曲线:ng样品)
4 切片 开封
ng光耦在研磨切片后透过果冻胶观察led晶圆,发现led晶圆的键合线抬起,端头熔融成球,正如x-ray&ct观察的那样,此外led晶圆键合区域果冻胶有碳化痕迹。ok光耦输入端led晶圆键合正常。
去除果冻胶后,发现ng光耦led晶圆上有凸面的键合残留,键合延展边处有疑似异常。ok光耦led晶圆键合正常。
图3 ng光耦研磨切片后透过果冻胶观察输入led芯片
图4 ng光耦去胶后输入led晶圆形貌
5 sem观察
在扫描电子显微镜下观察ng光耦led晶圆,led晶圆在键合延展边处有开裂,断裂的键合丝端头球部表面放大可见熔融凝固结晶的形貌。因此可以得出ng光耦led晶圆键合丝是发生了熔融断裂,led晶圆也发生了开裂,这是过电流造成的损伤。
ok光耦led晶圆未发现明显异常,键合丝根部延展边正常,台阶正常,未发现键合根部有明显开裂。
图5 ng光耦输入端led晶圆sem形貌
图6 ok1光耦输入端led晶圆sem形貌
结论
ng光耦输入端过电流导致led晶圆开裂、键合熔融断裂造成光耦输入端开路失效。
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