1.2 芯片与保护盖之间封装胶导致输出限幅
如果封装内的封装胶污染存在于主芯片与保护盖之间,改变质量块和保护盖上限位块的间隙宽度,也改变了此间隙的设计宽度,使质量块的位移限变小,可能导致传感器最大量程变小,输出限幅。
针对此失效模式,需要对产品进行满量程输出测试,即可很容易发现失效产品,并予以剔除。
1.3 敏感芯体电阻两电极之间封装胶致输出偏移
如果封装内的封装胶污染存在于芯片两电极之间,当主芯片处于干燥环境时,封装胶处于绝缘状态,对全桥电路不会产生影响。当封装胶处于潮湿环境时,封装胶因吸潮会导致绝缘性能下降,相当于在桥臂上并联一个较大的电阻。有可能因封装胶吸收封装中的水汽,导致其绝缘性能下降,可能引起电桥电阻短接,影响传感器输出电平。如下图所示。
图2 封装胶对电桥影响示意图
1.4 封装胶残留的影响程度分析
由于这种键合胶在正常情况下是绝缘状态,不会对产品造成电气影响。因此,只要封装过程中控制好壳体密封性,产品的性能都会处于良好状态。只有在封装过程中,壳体密封性不良或芯体封装时内部残留湿气的情况下,才会导致器件失效情况发生。对于芯体封装时内部残留湿气的情况,这种情况可通过高温应力进行筛选剔除。对于壳体密封性不良的情况,可通过高湿应力进一步筛选剔除。
2 失效案例
2.1 失效现象
某型三轴振动传感器+变换器装机前测试发现X 轴零点输出异常,经过故障定位,确认是其中一型MEMS振动传感器芯片零点输出异常并伴有波动。针对其开展失效分析工作。
2.2 分析过程
首先开展非破坏性试验分析,对失效件进行外观检查,无腐蚀、裂纹或者明显机械损伤,一切正常。
然后进行破坏性试验分析,对敏感芯体进行开封,用显微镜观察敏感芯体内部,未发现敏感芯体表面有明显异常现象。失效样品和对比件的版图一致,但芯片表面均有封装过程中引入的胶污染。如下图所示:
图3 失效件芯片表面胶污染形貌
芯片上的胶污染可能带来两点影响:一是封装胶处于主芯片质量块和保护盖之问,改变质量块和保护盖上限位块的间隙宽度,也改变了此间隙的设计宽度,使质量块的位移限变小,可能导致最大量程变小,输出限幅。二是封装胶在吸潮情况下并非完全绝缘,搭接在电阻两电极之间时,可能影响器件输出电平。