印制板及其組件(PCB&PCBA)是電子產品的核心部件，PCB&PCBA的可靠性直接決定了電子產品的可靠性。為了保證和提高電子產品的質量和可靠性，對失效進行全面的理化分析，確認失效的內在機理，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和分析程序確認電子元器件的失效現象，分辨其失效模式和失效機理，確認最終的失效原因，提出改進設計和制造工藝的建議，防止失效的重復出現，提高元器件可靠性。
集成電路復雜度與性能要求的持續攀升，疊加設計、制造、封裝及應用環節的潛在風險，導致短路、開路、漏電、燒毀、參數漂移等關鍵失效模式頻發。這不僅造成昂貴的器件報廢與系統宕機，更常引發設計方、代工廠、封測廠與終端用戶間的責任爭議，帶來重大經濟損失與信譽風險。
高分子材料性能要求持續提升，而客戶對高要求產品及工藝的理解差異，導致斷裂、開裂、腐蝕、變色等典型失效頻發，常引發供應商與用戶間的責任糾紛及重大經濟損失。
金屬構件服役環境日益苛刻，對材料性能和結構可靠性提出更高要求。然而，設計缺陷、材料瑕疵、制造偏差或不當使用等因素，極易引發疲勞斷裂、應力腐蝕開裂、氫脆、蠕變、磨損、過載變形等典型失效。
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HUB芯片莫名失效，元兇竟是靜電？

發布時間： 2026-01-30 00:00
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病例摘要

  • FE1.1S HUB芯片

  • 裝機服役約3-6個月

  • 突發性功能喪失，導致所在設備USB端口無法識別任何外接設備

  • 同一批次多個“個體”先后出現類似癥狀，更換新芯片后設備暫時恢復正常

  • 病因不明，復發風險高，需進行系統性「尸體解剖」與「病理分析」以查明根本死因

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

為此，我們對其展開了一次系統的 “工業診斷”...


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

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

?? 這說明內部特定電路節點已受損，如同某條關鍵血管發生了“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（內部結構）：發現部分芯片存在 “銀漿上爬過高” 的工藝瑕疵。這好比局部“組織增生”，在潮濕環境下易引發“遷移感染”（電遷移短路），屬于長期風險。

超聲掃描圖-二焊點

超聲掃描圖-基板

  • 超聲（內部結合）：檢出個別樣本存在內部 “分層” （結合不良）。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。

?? 發現了一些“慢性病”跡象，但還不是導致本次“猝死”的致命一刀。


開封內部觀察

NG樣品開封圖

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

?? 這基本排除了“銀漿遷移”導致急性短路的可能，病因繼續向更深處隱藏。


Thermal EMMI熱點定位 & 剝離分析

NG4樣品定位分析圖

NG5樣品定位分析圖

這是關鍵一步。我們利用Thermal EMMI技術，像使用紅外熱成像儀一樣，定位芯片在工作時的異常發熱點。在異常的11號引腳附近，靜電保護電路區域出現了異常“高熱”信號。

NG4樣品亮點位置形貌圖

NG4樣品相同OK區域形貌圖

通過化學方法逐層剝離（類似病理切片），在該區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”——靜電保護電路上。


驗證實驗：重現“現場”

OK樣品人體靜電實驗圖

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

靜電模擬實驗后芯片剝離后SEM圖

當靜電電壓達到4-4.4 kV時，芯片在完全相同的保護電路位置被擊穿，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境中，保護電路受到隱性損傷。隨后在多次正常上電工作中，損傷點不斷惡化，最終導致保護電路燒毀，功能徹底喪失。


?? 最終診斷

  • 直接原因：芯片內部出現燒毀。

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

??? 治療建議

  • 加強芯片在運輸及使用過程中的靜電防護。

  • 芯片本身存在可靠性應用風險，與物料供應商溝通改良。

在你們的工作中，是否有過因靜電導致的“懸案”？后來是如何破案并建立防線的？或者，你對ESD防護有哪些獨到的經驗和困惑？

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