減薄后的硅片被送進劃片機進行劃片，劃片槽的斷面往往比較粗糙，通常存在少量微裂紋和凹坑;有些地方甚至存在劃片未劃到底的情況，取片時就要靠頂針的頂力作用使芯片“被迫”分離，斷口呈不規則狀，如圖4為多個樣品的疊加圖。實驗表明，劃片引起芯片邊緣的損傷同樣會嚴重影響芯片的碎裂強度。例如:斷口存在微裂紋或凹槽的芯片，在后續的引線鍵合工藝的瞬時沖擊下或者包封后熱處理過程中由于熱膨脹系數(CTE)的不匹配產生的應力使微裂紋擴展而發生碎裂。
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　　為減少劃片工藝對芯片的損傷，目前已有新的劃片技術相繼問世:先劃片后減薄(dicingbeforegrinding，DBG)法和減薄劃片法(dicingbythinning，DBT)5，即在硅片背面減薄之前，先用磨削或腐蝕方式在正面切割出切口，實現減薄后芯片的自動分離。這兩種方法可以很好地避免/減少因減薄引起的硅片翹曲以及劃片引起的芯片邊緣損傷。此外，采用非機械接觸加工的激光劃片技術也可避免機械劃片所產生的微裂痕、碎片等現象，大大地提高成品率。?
?　　1.3　模塊工藝?
　　模塊工藝包括裝片、包封等工序)的裝片過程中，裝片機頂針從貼片膜上頂起芯片，由真空吸頭吸起芯片，將其粘結到芯片卡的引線框上。若裝片機工藝參數調整不當，亦會造成芯片背面損傷，嚴重影響芯片強度:如頂針頂力不均或過大，導致頂針刺穿藍膜而直接作用于芯片，在芯片背面留有圓型損傷坑;或頂針在芯片背面有一定量的平等滑移過程，留下較大面積的劃痕，此現象在碎裂芯片中占了相當比例。

　　Fig頂針作用可等效為Vicker壓痕器4壓載過程，將對芯片表面造成局部損傷。現將頂針對芯片背面的觸碰過程(暫不考慮頂針的滑移)簡化為球對稱平面垂直加載的理想情況，則兩者接觸圓半徑a隨垂直載荷P的變化為a=34PR(1-v2)/E+(1-v′2)/E′1/3=αP1/3，式中R是頂針端部半徑，E，v和E′，v′分別為芯片、頂針端部的楊氏模量和泊松比。在接觸圓的邊緣，芯片的張應力分量達到極大值σm=12(1-2v)P0，其中P0=P/πα2是端部所受的垂直應力，σm為作用在徑向方向并且與材料表面平等的應力。由于頂針尖端半徑較小，取硅材料v=0。28，在1N頂力作用下，得到芯片張力分量極大值與接觸半徑的對應關系如圖5。可見，初始情況下，接觸半徑很小，芯片張力分量初始值可達到GPa量級，與前面計算結果比較可知，頂針過程是芯片碎裂的一個主要誘因。
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????????此外，伴隨壓痕作用，芯片常發生破片現象，即在壓痕的周圍有部分材料呈碎屑狀。頂針作用時，在壓痕表面下的形變帶會有橫向裂紋的產生，壓痕作用消失后，橫向裂紋會發生增殖直至樣品表面，導致破片的產生。一般情況下，壓力越大，破片現象越嚴重。
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　　當頂針作用在芯片背面的滑移過程時，頂針端部受到垂直載荷成比例的摩擦阻力作用，使得接觸圓的張應力隨之增高。同時頂針滑過芯片，會在其背面留下條帶狀劃痕，有可能產生細微碎屑，楔入硅襯底材料形成微裂紋，極大地影響了芯片的強度。
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　　對開封后的IC卡芯片背面進行OM觀察，發現約大部分碎裂芯片的裂紋處或其附近都存在頂針劃痕，多為直線帶有彎鉤的形狀，且裂紋在劃痕處均有不同程度的彎折。劃痕尺寸較大，一般長數十μm，寬大于10μm，且有一定深度，約為幾μm(圖6為20個樣品劃痕形狀、大小統計數據所得示意圖)。
?在特定接觸半徑下，芯片表面接觸圓外的張應力與離接觸中心的徑向距離間滿足σr=σm(a/r)2，隨離接觸中心的徑向距離r的增大σr下降。因此，在離頂針作用點一定范圍內，芯片表面仍存在張應力表面層，為裂紋產生及擴展提供了非常有利的條件。

圖6 　頂針劃痕示意圖

　　IC卡成型工藝中，由于制作工藝因素，模塊厚度、卡基凹槽幾何形狀間存在一定差異，不能完全匹配，從而會引發較在成倍應力，加上使用過程中的不同材料的熱脹冷縮或者外力扭曲，也容易引起芯片碎裂。
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圖7　鍵合引線工藝中的失效機理

?　　2　鍵合相關失效?
　　IC卡組裝工藝中，因鍵合引起的失效也是影響IC卡質量和可靠性的重要因素之一。鍵合失效主要表現為IC卡電學特征上的不連續，如開路同時伴有短路、漏電等現象，或出現“輸入高”或者“輸入低”的失效。圖7給出了與鍵合相關的諸多失效機理6。

圖8　鍵合相關失效
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　　水汽的侵蝕會引發電解效應，很大程度上加速金屬電遷移。焊盤基底諸如C等雜質沾污則會導致空洞的產生，引起焊盤隆起。圖8(c)所示為具有不連續電學特征的失效樣品。SEM，EDX(圖9)分析證明連結部位存在爆裂現象，且焊盤中有氯的存在。?
?　　3　注塑成型相關失效?
　　與其他塑封IC產品一樣，注塑成型時的沖絲、包封材料空洞等現象也會引起IC卡的失效問題6。環氧塑封料在注塑成型時呈熔融狀態，是有粘度的運動流體，因此具有一定的沖力，沖力作用在金絲上，使金絲產生偏移，極端情況下金絲被沖斷，這就是所謂的沖絲。

　　假設熔融塑封料為理想流體，不考慮塑封體厚度，則塑封料流動對金絲的沖力大小可表示為F=Kfηυsinθ，其中F為單位面積的沖力，Kf為常數，η為熔融塑封料的粘度，υ為流動速度，θ為流動方向與金絲的夾角。由公式可知，塑封料粘度越大，流速越快，θ角度越大，產生的沖力就越大，沖絲程度也越嚴重，會引起短路或者引線連結處脫落，導致IC卡失效。
?　　此外，注塑過程中留下的氣泡、小孔以及麻點(表面多孔)在后續工藝后會擴散、增大，易造成潮氣以及其他有害雜質的侵入，加速IMC的形成，引起焊盤腐蝕。?
　　4　靜電放電引起的失效?
　　靜電放電(ESD)是直接接觸或靜電場感應引起的兩個不同靜電勢的物體之間靜電荷的傳輸，常使芯片電路發生來流熔化、電荷注入、氧化層損傷和薄膜燒毀等諸多失效。?

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　　防護ESD的一種有效方法，即設計特定的保護電路。圖10即為一種基于CMOS工藝的IC卡芯片ESD保護電路7。該結構包括兩個部分:主保護電路和箝拉電路。在ESD發生時，箝拉電路首先導通，使輸入端柵上的電壓箝拉在低于柵擊穿的電壓。中間的串聯電阻起限流作用，更重要的是使PAD上的電壓能觸發主保護電路的開啟，使ESD能量通過主保護電路得到釋放。
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　　此外，通過改善生產工藝、控制使用環境等也能有效減少ESD的發生。傳統的IC卡采用引線鍵合條帶技術，芯片碎裂是其最主要的失效機理。通過改進研磨、劃片等工藝技術，提高組裝(特別是裝片時的頂針過程)、鍵合、模塊鑲嵌等工藝質量，可大大降低芯片碎裂率，提高IC卡的成品率和可靠性。
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　　此外，與引線鍵合、注模相關的失效，如虛焊、脫焊、引線過松、過緊、沖絲或由于外界潮氣的侵入和電學因素的共同作用而形成IMC等都將降低IC卡的可靠性，引起IC卡失效，可通過改進相應的工藝技術來減少此類失效的發生。ESD亦是IC卡失效的重要機理之一，嚴重時將導致Al線/多晶硅電阻燒穿、晶體管柵氧化層損壞或者結損傷，對此可通過設計專門的ESD保護電路徠提升IC卡芯片抗ESD的能力，以提升IC卡的可靠性。