在进行样品可靠性测试活动中，发现有两个型号样品经温度循环测试后进行DPA时发现芯片的四角存在细微的钝化层裂纹。典型形貌见下图所示

另一颗芯片右下角裂纹形貌如下所示

初步结论：芯片进行温度循环时，因材料CTE不匹配，芯片热胀冷缩时的机械应力导致芯片钝化层破裂。

注：芯片各材料典型的CTE参数

翻阅文献资料，发现有一篇文章可以解答这个问题产生的根因以及利用ANSYS仿真验证回归解决方案是否有效的方法。

本文的作者也遇到了一样的问题：被测样品进行温循测试后，在芯片四周边缘位置发现钝化层裂纹。

裂纹产生的原因：温度循环时，各个材料CTE不匹配产生的机械应力导致。那么如何解决呢？

通过一次一次的试错，重复投入小批量生产后然后进行可靠性验证？当然不是了，如果这样做的成本太高了，因此本文介绍了通过仿真验证找到解决方案。

具体方案分为如下两步：

1、用ANSYS进行故障模型验证，确认模型准确性。

1） 先跑全局：把整个封装丢进 ANSYS，网格故意粗一点，只求出位移场。
2） 切一刀：在芯片四角画个“小方框”，把全局算出的节点位移当作边界条件贴上去。
3） 再跑局部：只对这个“小方框”加密到50nm级网格，真正去算多层钝化层的应力。

实现：全局给位移，子模型算应力，二者接力完成nm级失效定位。

完成模型搭建后，进行故障模型仿真验证，最终ANSYS仿真结果和实际吻合。

2、设计改善方案，使用ANSYS仿真验证改善方案的有效性。

作者设计了7组改善的钝化层结构，在同样 -55 °C / 150 °C 条件下重新仿真。

仿真结果如下：设计6最优，应力可降低到原来的65%。

本文通过ANSYS仿真确认问题产生根因，并通过仿真验证改善效果，大幅缩短了验证周期并降低了验证成本，因此通过仿真验证设计将会是一个大趋势。