電子元器件的破壞性物理分析

余城江

摘要：隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，電子技術(shù)發(fā)展迅猛，逐漸成為現(xiàn)代社會(huì)的支撐產(chǎn)業(yè)。但是電子元器件在設(shè)備運(yùn)行階段經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)破壞，而破壞性物理分析（DPA），可用對(duì)電子元器件設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)、材料和質(zhì)量等進(jìn)行測(cè)定，并判斷其是否達(dá)到設(shè)計(jì)使用標(biāo)準(zhǔn)。其具體破壞性物理分析，可以完成對(duì)電子元器件的全面分析，并實(shí)施一系列檢驗(yàn)，其對(duì)電子元器件應(yīng)用的作用毋庸置疑。本文對(duì)電子元器件的破壞性物理分析進(jìn)行詳細(xì)的闡述，以期在電子類維修 工作提供一定的參考作用。

關(guān)鍵詞：電子元器件；破壞性；物理分析

中圖分類號(hào)：TN607 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-9129（2017）09-135-01

Abstract： with the rapid development of China's social economy， electronic technology has developed rapidly and become the supporting industry of modern so- ciety.However，electroniccomponentsareoftendestroyedduringtheoperationofequipment，anddestructivephysicalanalysis（DPA）canbeusedtodeterminethe design，structure，materialandqualityofelectroniccomponentsandtodeterminewhethertheymeetthedesignandusestandards.Thephysicalanalysisofitsspe- cificdestructivenesscancompletethecomprehensiveanalysisofelectroniccomponentsandcarryoutaseriesoftests.Inthispaper，thedestructivephysicalanalysis ofelectroniccomponentsisdescribedindetail， inordertoprovidesomereferencefor themaintenanceofelectroniccomponents.

Keywords： electronic components； Destructive； Physical analysis

引言

隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，電子技術(shù)發(fā)展迅猛，逐漸被各個(gè)領(lǐng)域所使用。但是電子元器件在使用過程中經(jīng)常會(huì)發(fā)生破壞情況，從而對(duì)相關(guān) 設(shè)備的正常運(yùn)行產(chǎn)生嚴(yán)重影響。因此，為了更好的保證電子元器件的正常 使用需加強(qiáng)破壞性物理分析研究。

1 電子元器件破壞性物理分析

電子元器件的破壞性物理分析是指對(duì)電子元器件進(jìn)行解剖，對(duì)電子元器 件內(nèi)部結(jié)構(gòu)元素進(jìn)行詳細(xì)分析，從而保證電子元器件的設(shè)計(jì)合格、結(jié)構(gòu)組合 一致、材料運(yùn)用符合標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)一步保證電子元器件的使用質(zhì)量符合要求。電子元器件的破壞性物理分析就是PDA，英文為DestructivePhysicalAnalysis，主要是指對(duì)電子一般情況下，PDA的目的包含以下兩個(gè)方面內(nèi)容：一方面，對(duì)電子元器件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行、使用材料、工藝設(shè)計(jì)等方面內(nèi)容進(jìn)行檢查，保證這 些部分組成合理，符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，從而可以為電子元器件破壞性物理分析奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。另一方面，PDA可以為部分電子元器件的改進(jìn)提供參考依據(jù)，并可以對(duì)電子元器件的生產(chǎn)狀況和生產(chǎn)質(zhì)量效率進(jìn)行針對(duì)性評(píng)價(jià)。

2 電子元器件破壞性物理分析常見問題探討

2.1 混合電路中塑封器件檢查

2.1.1 存在的問題?；旌霞呻娐吠ㄟ^利用金屬亦或陶瓷外殼進(jìn)行封裝，其內(nèi)部主要包含空腔結(jié)構(gòu)，粘貼有裸芯片以及各種表面安裝元件等， 根據(jù) GJB4027A-2006 項(xiàng)目 1102 的規(guī)定完成 9 項(xiàng) DPA 試驗(yàn)。但部分混合集成電路中存在表面安裝式塑封器件，根據(jù)此狀況，其物理性分析試驗(yàn)方案中是否需對(duì)表面安裝式塑封器件完成是需要深入分析的問題。

2.1.2 分析問題。塑封器件采用表面安裝方法與混合集成電路的陶瓷基板實(shí)現(xiàn)電連接，對(duì)表面進(jìn)行安裝時(shí)，塑封器件引腿與陶瓷基板利用再流焊方式完成焊接。因其內(nèi)部材料具有差異性，因而其熱膨脹系數(shù)不同，同時(shí)器件裝配前的貯存極易吸潮，因此每次環(huán)節(jié)極易在塑封器件內(nèi)部各界面處出現(xiàn)分層并擴(kuò)大內(nèi)部已有分層缺陷，進(jìn)而降低器件的可靠性。因此， 對(duì)去進(jìn)行物理分析時(shí)，需提前掌握塑封器件安裝之前該批次塑封器件是否進(jìn)行過DPA，若沒有，則需進(jìn)行。由于此處塑封器件安裝在密封的混合集成電路內(nèi)部，其可靠性影響因素具有差異。同時(shí)試驗(yàn)驗(yàn)證，需重視檢測(cè)項(xiàng)目是聲學(xué)掃描顯微鏡檢查以及玻璃鈍化層完整性檢查。其中，聲學(xué)掃描顯微鏡檢查：因塑封器件安裝在混合集成電路的陶瓷基板上，同時(shí)位于同一個(gè)腔內(nèi)氣氛特定的密封腔體內(nèi)，能夠一直塑封料吸潮，同時(shí)并未再流焊的工藝環(huán)節(jié)。而玻璃鈍化層完整性檢查：其目的主要分析塑封料吸潮，同時(shí)腐蝕離子的作用破壞玻璃鈍化層，導(dǎo)致器件可靠性減小。而處于密封腔體內(nèi)的塑封器件類似于密封器件，進(jìn)一步抑制了其吸潮。所以，在確保密封性能良好基礎(chǔ)上，建議參考密封器件不進(jìn)行玻璃鈍化層完整性檢查。

2.2 半導(dǎo)體二極管芯片目檢

不論是密封或塑封的半導(dǎo)體二極管分立器件，以及混合電路當(dāng)中裸芯片式半導(dǎo)體二極管均需根據(jù) GJB128A-1997 方法 2073 完成內(nèi)部目檢。

2.2.1 存在的問題。在此過程中，首先要選取相應(yīng)的條款完成內(nèi)部目 檢，從而解決半導(dǎo)體二極管屬于臺(tái)面型亦或平面型工藝問題。

2.2.2 分析問題。在 CMOS、BJT、BICMOS 以及BCD 等工藝集成電路當(dāng)中，二極管的制作大部分通過平面工藝，亦是單獨(dú)制作二極管，或者是通 過三極管當(dāng)作二極管使用。但是在分立器件進(jìn)行制作時(shí)，其二極管的制作 工藝包含 2 種，即臺(tái)面型以及平面型（有保護(hù)環(huán)和無保護(hù)環(huán)）。需正確判斷二極管的制作工藝，科學(xué)的識(shí)別器件工藝版圖。此時(shí)，需檢測(cè)工作人員具有相關(guān)專業(yè)能力，根據(jù)不同廠家制造工藝標(biāo)準(zhǔn)，通過以下兩種方法了解器件制造工藝相關(guān)背景，有效的輔助識(shí)別器件結(jié)構(gòu)：（1）利用向元器件生產(chǎn)廠詢問，與元器件的工藝設(shè)計(jì)師以及工藝線上的工藝工程師完成交流，取得其半導(dǎo)體二極管的工藝結(jié)構(gòu)；（2）通過多余的樣品，對(duì)半導(dǎo)體二極管進(jìn)行縱向剖面制備，通過合適的處理，觀察分析其工藝結(jié)構(gòu)。

3 電子元器件破壞性分析的要項(xiàng)

現(xiàn)本文以 RJK 型有質(zhì)量等級(jí)的薄膜固定電阻器為破壞物理分析的對(duì)象（1）確定具體執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)；（2）報(bào)告封面進(jìn)行編輯，報(bào)告封面包括具體電子元器件的型號(hào)，單位名稱、編號(hào)、日期和結(jié)論等內(nèi)容；（3）報(bào)告正文，正文由概要、破壞物理學(xué)分析情況等內(nèi)容，并將實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，電阻器編號(hào)信息，包括 項(xiàng)目的檢驗(yàn)結(jié)果、參數(shù)等數(shù)據(jù)信息，促使報(bào)告結(jié)果使用者能夠清晰得到目標(biāo)信息；（4）記錄情況，擇取規(guī)范化的表格，記錄進(jìn)行時(shí)間、數(shù)據(jù)、提供照片等；（5）按照所擇取的規(guī)范內(nèi)容，展開有效的電阻元器件抽樣。按照上述各要項(xiàng)及具體內(nèi)容，可順利完成電子元器件破壞性物理分析，從而滿足眾多行業(yè)對(duì)電子元器件的高可靠性的要求，作用明顯。

總而言之，隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快發(fā)展，電子元器件的應(yīng)用范圍逐漸

擴(kuò)大，因此，相關(guān)人員要想保證電子元器件的正常使用就需要對(duì)電子元器件的破壞性物理分析進(jìn)行全面分析，并根據(jù)電子元器件的具體使用環(huán)境制定針對(duì)性維護(hù)措施，保證電子元器件的正常使用，從而推動(dòng)我國(guó)電子技術(shù)的快速發(fā)展。

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