处理器cpu功能异常?拆解测一测 -j9九游会登录入口

2023-11-23  浏览量:46

 

处理器cpu功能异常?拆解测一测

 

引言

 

某pcba在使用时出现功能异常,经初步排查,为处理器上一cpu功能异常导致。将cpu进行拆解后,重新焊接,处理器故障消失。现对失效处理器(ng)和正常处理器(ok)、裸芯片进行失效分析,查找失效原因。

 

检测分析

 

1 ct检测和外观检查

 

首先对ng、ok处理器的cpu焊点进行三维ct扫描检测,结果显示失效处理器和正常处理器中,cpu焊点整体呈现均良好,未发现焊点存在明显虚焊、枕头效应、明显裂纹等异常缺陷。

对ng、ok处理器的中cpu焊点进行外观观察,ng、ok处理器的cpu的bga焊点未观察到明显开裂等异常现象。

 

ng处理器cpu焊点三维图片

图1 ng处理器cpu焊点三维图片

 

2 切片分析

 

为进一步确认失效原因,对失效处理器和正常处理器cpu以及裸芯片进行切片分析,观察焊点情况,发现ng处理器cpu中边角焊点存在完全开裂的现象,ok处理器cpu中边角焊点存在部分开裂现象,且焊点开裂均发生在焊料与焊盘界面处;另ng、ok处理器cpu焊点中,无铅焊球与锡膏可见明显的分界线,两者未充分融合;裸芯片切片中,无铅焊球与芯片焊盘结合良好,未见明显异常,如图2-1、2-2、2-3所示。

综上可知,导致处理器失效的直接原因为,cpu焊点存在断裂开路现象,导致cpu功能失效。

 

ng处理器cpu失效焊点典型金相图片

图2-1 ng处理器cpu失效焊点典型金相图片

 

ok处理器cpu焊点典型金相图片

图2-2 ok处理器cpu焊点典型金相图片

 

裸芯片焊点典型金相图片

图2-3 裸芯片焊点典型金相图片

 

3 sem/eds分析

 

为了进一步确认失效原因,利用sem eds对切片处理器进行进一步的理化分析。分析结果如表1所示。

(1)ng处理器和ok处理器中,cpu所有焊点均表现为无铅焊球与有铅锡膏未充分融合,存在明显的界限,且焊料与焊盘界面的imc呈连续不均匀,成分为镍铜锡合金,且cu含量异常的高,部分焊点存在明显镍腐蚀;

(2)ng处理器中其他器件焊点中,焊料与焊盘界面imc层连续均匀,成分为镍锡合金,焊点亦存在明显镍腐蚀。

 

表1 各焊点对比结果

各焊点对比结果

 

ng处理器cpu中a焊点sem图片

图3-1 ng处理器cpu中a焊点sem图片

 

表2 ng处理器cpu中a焊点eds结果(wt%)

ng处理器cpu中a焊点eds结果

 

ng处理器cpu面其他器件焊点sem图片

图3-2 ng处理器cpu面其他器件焊点sem图片

 

表3 ng处理器cpu面其他器件eds结果(wt%)

ng处理器cpu面其他器件eds结果

 

ok处理器cpu中a焊点sem图片

图3-3 ok处理器cpu中a焊点sem图片

 

表4 ok处理器cpu中a焊点eds结果(wt%)

ok处理器cpu中a焊点eds结果

 

4 焊球分析

 

为确认裸器件中无铅焊球中cu的含量是否正常,利用icp方法,取裸芯片上的焊球,对其进行成分测试,发现裸芯片无铅焊球的cu元素含量为0.651%(wt%),ag元素含量为3.782%(wt%),根据焊球成分规格:ag元素含量为3.76%,cu元素含量为0.7%,该裸芯片上无铅焊球中cu含量在正常波动范围内。

 

5 回流工艺曲线分析

 

通过切片分析结果可知,失效焊点中,无铅焊球与有铅锡膏未充分融合,说明在回流过程中,无铅焊球的熔融时间不足,导致无铅焊球与有铅锡膏未充分融合在一起。由于该cpu属于有铅和无铅混装工艺,按照混装工艺的要求,需要保证无铅焊球(中间焊球)的液相线以上时间在20~25s,以保证无铅焊球与有铅锡膏充分融合,显然失效焊点的工艺温度明显未达到要求。

 

结论

 

导致cpu功能异常直接原因为:cpu焊点开裂。导致焊点开裂的直接原因为:失效焊点中,焊料与焊盘界面形成镍铜锡三元合金,其本身与镍层结合力差,加之镍层存在镍腐蚀现象,严重弱化界面的机械强度,致使芯片在边角的应力集中位置发生开裂失效。产生上述失效的根本原因主要与两方面相关:(a)焊接工艺不当;(b)enig焊盘中镍层存在明显镍腐蚀现象。

 

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