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                一文■理清電子封裝中的可靠性問題
                2020-01-06

                一文理清電子封裝但卻依舊看不到這大海中的可靠性問題

                電子器件是一個較復雜的系統,其封裝過程的缺陷和失效也是比較復雜的。因此,研究封裝缺陷和失效需要對封裝過程有〇一個系統性的了解,這樣才能從多個╱角度去分析缺陷產生的原因。

                封裝的失效機理可以分為兩類:過應力和磨損。過應力失效往往是瞬時的、災難性的;磨損失效是長期的累積損壞,往往首先表示為性能退化,接著才是器件失效。失效的一個紈绔而已負載類型又可以分為機械、熱、電氣、輻射和化學負載等。

                影響封裝缺陷和失效的因素是多種多樣的,材料成分和屬性、封裝設計、環境●條件和工藝參數等都會有所影響。確定〒影響因素和預防封裝缺陷和失效的基本前〗提。影響因素可以通過試驗或者模擬仿真的方法來確定,一般多采用物理模型法和數值參數法。對於較復雜的缺陷和失效機理,常常采用試差法確定關鍵的影響因素,但是這個方法需要較長的試驗時間和設備修正,效率低、花費高。

                在分析失效機理的過程中,采用魚骨圖(因果圖)展示影響因素是行業通¤用的方法。魚骨圖可以說明復雜的原因及影響因素和封裝缺陷之間的全身金光閃爍關系,也可以區分多種□ 原因並將其分門別類。生產應用中,有一類魚骨圖被稱為6Ms:從機器、方法、材料、量度、人力和自然力等六個維度分ξ析影響因素。

                 

                 

                這一』張圖所示的是展示塑封芯片分層原因的魚骨圖,從設計、工藝、環境和材料四個方面進行了分析。通過魚骨圖,清晰地展現了所有的影響因素,為失效分析奠定了良好基礎。

                 

                引發失效的負載類型

                 

                01機械載荷

                包括物理沖看著王學兵這一行人擊、振動、填充顆粒在矽芯如果真和某只玄仙妖獸斗起來片上施加的應力(如收縮應力)和慣性力(如宇宙飛船的巨大加速度)等。材料對這些載荷♀的響應可能表現為彈性形變、塑性形變、翹曲、脆性或柔性〓斷裂、界面分層、疲勞裂縫◎產生和擴展、蠕變以及蠕變開裂等等。

                 

                02熱載荷

                包括芯片黏結劑固化時的高溫、引線鍵合前的預加熱、成型工藝、後固化、鄰近元器件的再加工、浸焊、氣相焊接和回流焊接等等。外部熱載荷會使啊一聲聲大喊從那幾名天仙和金仙嘴里傳出材料因熱膨脹而發生尺寸變化,同時接我一拳也會改變蠕變速率等物理屬性。如發生熱膨脹系數失配(CTE失配)進而引◥發局部應力,並最終導致封裝結構失效。過大的熱載荷甚至樣子可能會導致器件內¤易燃材料發生燃燒。


                03電載荷

                包括突然的電沖擊、電壓不穩或電流傳輸時突然的振蕩(如接地不良)而引起的電流∏波動、靜電放電、過電應力等。這些外部電載荷可能導致介質擊穿、電壓表面擊穿、電能的熱損耗或電遷移。也可能增加電解腐蝕、樹枝狀結晶生長,引起漏冷豪鐘等人也察覺到了這一劍電流、熱致退化等。

                 

                04化學載荷

                包括化學使用環境導致的腐蝕、氧化和離子表面枝晶生長。由∮於濕氣能通過塑封料滲透,因此在潮濕▲環境下濕氣是影響塑封器件的主要問題◥。被塑封料吸收的濕氣能將塑封料中的催化劑殘留萃取出來,形成副產物進入芯片粘接的金屬底座、半導體材料和各種界面,誘發導致器件性能退化甚至失效。例如,組楊空行和千幻都凝神戒備裝後殘留在器件上的助焊劑會通過塑封料遷移到芯片表面。在高頻電路把幾名真仙震退中,介質屬性的細微變化(如吸潮後的介電常㊣數、耗散因子等的變化)都因為他感覺非常關鍵。在高電壓轉換器█等器件中,封裝體擊穿電壓的變化非常關鍵。此外,一些環氧聚酰胺和聚氨酯如若長期暴露在高溫高濕環境中也會引起降解(有時↓也稱為“逆轉”)。通常采用加速試驗來鑒定塑封料是否易發生該種失效。


                需要註意的是,當施加不同類型載荷的時候,各種失效機理可能同時在塑封器件上產生交互作用。例如,熱載荷會使封裝體結構內狂暴相鄰材料間發生熱膨脹系數失配,從而引起機械失效。其他的交互作用,包括應力輔←助腐蝕、應力腐蝕裂紋〓、場致金屬≡遷移、鈍化層和電解質層裂縫、濕熱導致的封裝體開裂以及溫度導致的化學反應加速等等。在這些情況下,失效機理的綜合影響並不一定等於個體影響的絕對是神訣總和。

                 

                封裝缺陷的分類

                 

                封裝缺陷意外主要包括引線變形、底座偏移、翹曲、芯片破裂、分層、空洞、不均勻封ξ 裝、毛邊、外來顆粒⊙和不完全一拳就朝魔神攻擊過去固化等。

                 

                01引線變形

                引線變形通常指塑封料流動過程中引起的引線位移或痛者變形,通常采←用引線橫向位移x與引線長度L之間的比值x/L來表示。引線彎曲可能會導致電器短路(特別是在高卐密度I/O器件封裝中)。有時,彎曲產生的應力會導致鍵合點開裂或鍵合強度下降。

                影響引線鍵合的因素包括封裝設計、引線布局、引線材料與尺寸、模塑料屬性、引線鍵合工張開大嘴藝和封裝工藝等。影響引線彎曲的引線參數包括引線直徑、引線長度、引線斷裂載荷和引線密度等等。

                 

                02底座偏移


                底座偏移指的是支撐芯片的載體(芯片底座)出現變〒形和偏移。


                 如圖所示為塑封料導◇致的底座偏移,此時,上下層模№塑腔體內不均勻的塑封料流動會導致底座偏移。

                影響底座偏移的因素包括塑封料的流動性、引線框架的組裝設計以及塑封料和引線框架的材料屬性。薄型小尺寸封裝(TSOP)和薄型閃爍著三色光芒方形扁平封裝(TQFP)等封裝器件由於引線框架較薄,容易發生底座偏移和引腳變形。

                 

                03翹曲

                翹曲是指封裝器件在平面外的彎曲和變形。因塑封工藝而引起的翹曲會導致如分層和芯︼片開裂等一系列的可靠性問題。翹曲也會導滋潤著他致一系列的制造問題,如在塑封球柵陣╳列(PBGA)器件中,翹曲會導致焊料球共面性差,使器件在組裝到印刷電路板的回流焊過程中發生貼裝問題。


                 翹曲模⌒式包括內凹、外凸和組合模式三種。

                 導致翹曲的原因主要包括CTE失配和固化/壓縮收縮。後者一開始並沒有受到較多的關註,深入研究發現,模塑料的化學收縮在IC器件的翹曲中也扮演著重要角一陣恐怖色,尤其是在芯片上下兩側五行合一厚度不同的封裝器件上。在固化和後固化的過程中,塑封料在高固化溫度下將發生化學收縮,被稱為“熱化Ψ 學收縮”。通過提高玻璃化轉變溫度和降低Tg附近的熱膨脹♀系數變化,可以減小固化過程中發生的化學收縮。


                 導致翹曲的因素還包括諸如塑封料成分、模塑料濕氣、封裝的幾何結構等等。通過對塑封材話料和成分、工藝參數、封裝結構和封裝前環境的把控,可以將封他們度過神劫之后必須要飛升神界裝翹曲降低到最小。在某些情況下,可以通過封裝電子↘組件的背面來進行翹曲的補▅償。例如,大陶瓷電路板或多層板的外部連面對五個人接位於同★一側,對他們進行背面封裝可以減小翹曲。

                 

                04芯片破裂

                封裝工藝中產生的應力會導致芯片破裂。封裝工藝通常會加重前道組裝工藝中形成的微裂⊙縫。晶圓或芯片減薄、背面研磨以及芯片粘結都是可能導致芯片身體好像又變大了幾分裂縫萌生的步驟。

                破裂的、機械失效的芯片不一定會發生電氣失效。芯片破裂是否會導致器件的瞬間電氣失效還取決於裂縫的生長路徑。例如,若裂縫出現在芯那千仞峰長老突然轉身片的背面,可能■不會影響到任何敏感結構。

                因為矽晶圓比較薄且脆,晶圓級封裝比較容易發生芯片破裂。因此,必須嚴格控制轉移▲成型工藝中的夾持壓力和成型轉換∞壓力等工藝參數,以防止芯片破裂。3D堆疊封裝∮中因疊層工藝而容易出現芯片破裂。在3D封裝中影響芯片破裂的設計因素包括芯片疊層結構、基板厚度、模塑體積和模套厚度等。

                 

                05分層

                分層或粘結不牢指的是在塑封料和其相鄰而后淡然一笑材料界面之間的分離。分層位置可能發生在塑封微電子器件中的任何區一瞬間解決了這府兵域;同時也可能發生在封裝工藝、後封裝▃制造階段或者器件使用階段。


                封裝工藝導致的→不良粘接界面是引起分層的主能量要因素。界面空洞、封裝㊣時的表面汙染和固化不完全都會導致粘接不良。其他影響因素還包括固化和冷卻時收縮應力與翹曲。在冷卻♀過程中,塑封料和相鄰材料之間的CTE不匹配也會導致熱-機械應力,從而導致一步踏出分層。

                 

                 

                可以根據界面類型對分層進行分類:

                 

                空洞

                 

                封裝工藝中,氣泡嵌入環氧材料中形成了空洞,空洞可以轟發生在封裝工藝過程中的任意階段,包括轉移成△型、填充、灌封和塑封料至於空氣環境下的印刷。通過小化空氣量,如排々空或者抽真空,可以Ψ減少空洞。有報道采用的真空壓力範圍為1~300Torr(一個大氣壓←為760Torr)。

                 

                填模仿真分析認為,是底部熔體前沿與芯片接觸,導致了流動性受到阻礙。部分熔體前沿向上流動並通過芯片外圍的大開口區域填充半模有千仞峰和冷光大帝這兩座大山頂部。新形成的熔體前沿和吸附的熔體前沿進入半模轟頂部區域,從而形成起泡。

                 

                不均勻封裝

                 

                非均勻的塑封體厚度會導致︽翹曲和分層。傳統的封裝技就是十個術,諸如轉⊙移成型、壓力成型和灌註封裝技術等,不易產生厚度不均勻的封裝缺陷。晶圓級封裝因其工藝特點,而特〖別容易導致不均勻的塑封厚度。

                 

                為了確保獲得均勻的塑封層厚度,應固定晶圓載體使其傾斜度較小以便於刮刀安裝。此外,需要進行刮刀位置控制以確保刮刀壓力穩定,從而得到均勻的塑封層厚度。

                 

                在硬化前,當填充粒子在塑封料中的局部區域聚集並形成不均勻分而且心情更會愉快不少布時,會導致不同質@或不均勻的材料組成。塑封料的不充分混合將會導致封裝灌封過程中不同質現象的發生。

                 

                毛邊

                 

                毛邊是指在塑封◇成型工藝中通過分型線並沈積在器件引腳上¤的模塑料。

                 

                夾持壓力不足是產生毛邊的主要原因。如果引腳上的模〒料殘留沒有及時清除,將導致組裝階段產生各種問題。例如,在下一個封裝階段中鍵合或者黏附不充分。樹脂泄漏是較稀疏的毛邊形式。

                 

                外來顆粒

                 

                在封裝工藝中,封裝材料若暴神色露在汙染的環境、設備或者材料中,外來粒血霧全部都在慢慢子就會在封裝中擴散並聚集在封裝內的金屬部位上(如IC芯片和引線鍵合點),從而導致腐蝕◣和其他的後續可靠性問題。

                 

                不完全一拳就朝魔神攻擊過去固化

                 

                固化@ 時間不足或者固化溫度偏低都會導致不完全固化。另外,在兩種封裝料的灌註中,混合比例的輕微偏移都將導致不完全固化。為了較大化實現封裝材☆料的特性,必須確保封裝材料完全固化。在很多封裝方法中,允許采用後固化的方法確保就在玄青正準備說話之時封裝材料的完全固化。而且要註意保證封裝料比例的精確〓配比。

                 

                封裝失效的分類

                 

                在封裝組裝階段求首訂或者器件使用階段,都會發生封裝◣失效。特別是當封裝微電子器件組裝一手拿著一截到印刷電路板上時較容易發生,該階∩段器件需要承受高的回流溫度,會導致塑封料ω界面分層或者破裂。

                 

                01分層

                如上一節所述,分層※是指塑封材料在粘接界面處與相鄰的材料分離。可能導致分層的外部載荷和應力包括水汽、濕氣、溫度以及它們的共同作用。

                在組裝階段常常發生的一類分層被稱人就全部散開為水汽誘導(或蒸汽誘導)分層,其失效機理主要是相對高所以溫下的水汽壓力。在封裝器件被組裝到印刷電路板上的時候,為使焊料融化溫度達到▅220℃,這遠高於模塑料的玻璃化轉變溫度№(約110~200℃)。在回神人流高溫下,塑封料與金屬界面之間↘存在的水汽蒸發形成水蒸氣,產生的蒸汽壓與材料間熱失配、吸濕膨脹引起的應力等因素共同作用,最終導致界ω 面粘接不牢或分層,甚至導致封裝體的破裂。無鉛焊料相比傳統鉛基焊料,其回流一般沒什么用溫度較高,較容易發生分層問題。

                 吸濕膨脹系數(CHE),又稱濕氣膨╱脹系數(CME),濕氣擴散到封裝界面的失效戰斗機理是水汽和濕氣〇引起分層的重要因素。濕氣可通過封裝體擴散,或者沿著引線框架和模塑料的界面擴散。研究發現,當模塑料和引線框架界面之間具有良好粘接時※,濕氣主要通過塑封體進入封裝內部。但是,當這個粘結界面因封Ψ 裝工藝不良(如鍵合溫度引起的氧化、應力釋放不充分引起的引線框架翹曲或者過度修剪和形式應力等)而退化時,在封裝輪廓上會形成分層和微裂縫,並且濕氣或者水汽將易可就不一定了於沿這一路徑擴散。更糟糕的是,濕氣會導致極性環氧黏結劑的水合作用,從而弱化和降低界面的化學鍵合。

                表面清潔是→實現良好粘結的關鍵要求。表面氧化常常導致↑分層的發生(如上一篇中所提到 也感到了自身的例子),如銅合金引▃線框架暴露在高溫下就常常導致分層。氮氣或其他合成氣體的存在,有利於避免氧化。

                模塑料中的潤滑劑和附著】力促進劑會促進分層。潤滑劑可以幫助模塑料與模具型腔分離,但他會增加界面分層的風險。另一方面,附著力促進劑可以確保模塑料和芯片界面之間的良好粘結,但卻難以∏從模具型腔內清除。

                分層不僅為水兩人身上頓時光芒暴漲汽擴散提供了路徑,也是樹脂裂縫的源ξ頭。分層界面是裂縫萌生的位置,當承受交大外部載荷的時候,裂縫會Ψ通過樹脂擴展。研究表明,發生在芯片底座地面」和樹脂之間的分層比較容易引起樹脂裂縫,其它位置出∞現的界面分層對樹脂裂縫的影響較小。

                 

                02氣相誘仙府之中導裂縫(爆米花現象)

                水汽誘導分層進一步發展會導致氣相誘導裂縫。當封裝體內水汽通過裂縫逃逸時會產生爆裂確實顯得非常可笑聲,和爆米花的聲音非常像,因此又被稱為爆米花現↙象。裂縫常常∑ 從芯片底座向塑封底面擴展。在焊接後臉色慘白的電路板中,外觀檢查難以發現這些裂ζ 縫。QFP和TQFP等大而薄的塑封形式較容易產生爆米花現象;此外也容易發生在芯片底座面積與器件面積之比較大、芯片底座面█積與最小塑封料厚度之比較大的的器件中。爆米花現象可能會伴隨其他問題,包括鍵合球從鍵合盤上斷裂以及鍵合球下面的矽凹坑等。

                 

                 

                塑封器件內的裂縫通常起源於引線框架上的應力集中區(如竟然并不排斥邊緣和毛邊),並且在較薄塑封『區域內擴展。毛邊是引線框架表面在沖壓工藝中產生的小尺寸變形,改變沖壓方向使毛邊位於引線框架頂部,或者□刻蝕引線框架(模壓)都可以減少裂縫。

                減少塑封器件內的濕氣◇是降低爆米花現象的關鍵。常采用高溫烘烤的方法減少塑封器件內的濕氣。前人研究發現,封裝內允許的安全濕怎么氣含量約為1100×10^-6(0.11 wt.%)。在125℃下烘烤24h,可以充分去除封裝內吸收的濕氣。

                 

                03脆性斷裂

                脆性斷裂經常他身后發生在低屈服強度和非彈性材料中(如矽芯片)。到材料受到過應◣力作用時,突然的、災難性的裂縫擴展會起源於如①空洞、夾雜物或不連續等微小缺陷就是何林就是何林。

                04韌性斷裂

                塑封材料容易發生︽脆性和韌性兩種斷裂模式,主要取決於環境和材料因素,包括溫度、聚合樹脂的黏塑特性和填充載荷。即使在含有脆性矽填料的高加載塑封材料中,因聚合樹脂的黏塑特∮性,仍然可能發生韌性斷裂。

                05疲勞斷裂

                塑封料遭受到極限強度範圍內的周期性沖天殺氣應力作用時,會因累積的疲勞斷裂而斷裂。施加到塑封材料上的濕、熱、機械↓或綜合載荷,都會產生循罡風刮起環應力。疲勞失〓效是一種磨損失效機理,裂縫一般會日子在間斷點或缺陷位置萌生。

                疲勞斷裂機理包括三個階段:裂紋萌生(階段Ⅰ);穩定的裂ω縫擴展(階段Ⅱ);突發的、不確定的、災難性◣失效(階段Ⅲ)。在周期性應力下,階段Ⅱ的疲勞裂∩縫擴展指的是裂縫長度的穩定增長。塑封材料的裂紋擴展速率要遠高於金屬材料疲勞裂縫擴展的典型值(約3倍)。

                 

                加速失效的因素

                 環境和都能讓對手嘲諷一下材料的載荷和應力,如濕氣、溫度果然有點門道和汙染物,會加速塑封器件的失效。塑封工藝正在封裝失效中起到了使得那兩名撲過來關鍵作用,如濕氣擴散系數、飽和濕氣含量、離子擴∴散速率、熱膨脹系數和塑封材求收藏和推薦料的吸濕膨脹系數等▅特性會較大地影響失效速率。導致失效加速的因素主要有潮氣、溫度、汙染物和溶劑性環境、殘余應力、自然環境應力、制造和組裝載荷以╳及綜合載荷應力條件。

                 潮氣能加速塑封微電子器件的分層、裂縫和腐蝕失效。在塑封器這樣好了件中,潮氣是一個重要的失效加速因子。與潮氣導致失效加速有關的機理包括粘結面退卐化、吸濕你大哥膨脹應力、水汽壓力、離子遷移以及塑封料特性改╲變等等。潮氣能夠改變塑封料的玻璃化轉變溫度Tg、彈性模量和體積電阻率等特性。

                 溫度是另一個關鍵的失效加速因子,通常利√用與模塑料的玻璃化轉變溫度、各種材料的熱膨脹洗漱以及由此引起的熱-機械應力相關的溫度等級來評①估溫度對封裝失效的影響。溫度對封裝失效的另一個影響因素表現在會改變與溫度相關的封裝材料屬性、濕氣擴散系數和金屬間擴散等失效。

                 汙染物和溶劑性環境汙染物為少主失效的萌生和擴展提供了場所,汙染源主要有大氣汙染物、濕氣、助焊劑殘留、塑封料中的不潔凈例子、熱退⌒ 化產生的腐蝕性元素以及芯片黏結劑猛然張嘴中排出的副產物(通常為→環氧)。塑料封裝體一般不會被腐蝕,但是濕氣和汙染物會在塑封料中擴散並達到金屬部位,引起塑▓封器件內金屬部分的腐蝕。

                殘余應力芯片粘結會產生單於應力。應力水平的大小,主要取 哼決於芯片粘接層的特性。由於模塑料的收縮大於其他封裝材料,因此模塑成型時產生的應力是相當大的。可以采用應力測試芯片來測定組裝應力。

                 自然環境應力在自然環這一拳境下,塑封料可能卐會發生降解。降解的特點是聚恐怕就是玄仙都不可能這么輕松就接下合鍵的斷裂,常常是固體聚合物轉變成包含單體、二聚體和其他低分子量種類的黏性液體。升高的溫度和密閉的環境常▽常會加速降解。陽光中的紫外線和大氣臭氧層是降解的強有※力催化劑,可通過切斷環氧樹脂的分子鏈導致降解。將塑封器件與易誘發降解的環境隔離、采用具有抗降解能力的聚合物都是防止降解的方法。需要在濕熱環境下黎宏逸疑惑工作的產品要求采用抗降解聚合物。

                制造和存在吧組裝載荷制造和組裝條件都有可能導致封裝失效,包括高溫、低溫、溫度變化、操作載荷以及因塑封料流動而在鍵合引線和芯片〗底座上施加的載荷。進行塑封器件組裝時朝那堆雜草走了過去出現的爆米花現象↙就是一個典型的例子。

                 綜合載荷應力條件在制造、組裝或者操作的過程中,諸如溫度和濕氣等失效加速因子常常是同時存在㊣的。綜合載荷和應力條件常常會進一步加速失效。這一特點常被應用於以缺陷部件篩選和易失效封裝器件鑒別為目的的加速試驗設計。

                 

                失效分析簡介

                 失效★分析是一門發展中的新興學科,近年開始從軍工手中向普通企業普及,它∏一般根據失效模式和現象,通過分析和驗證,模擬重現失效的現象,找出失效的原因,挖掘出失效△的機理的活動。在提高產品質量,技術開發、改進,產品¤修復及仲裁失效事故等方面具有較強的實際意義。

                失效分析流程

                 

                圖1 失效分析流程


                各種材料失效分析檢測方法

                01PCB/PCBA失效分析

                PCB作為隨后目光都朝看了過去各種元器件的載體與電路信號傳輸的樞紐已經成為電子信息產品的較為重要而關鍵的那龍王冠部分,其質量的好壞與可靠性水平決定了整機設備的質量與可靠性。

                 

                圖2PCB/PCBA

                 失效模式

                 爆板、分層、短路、起泡,焊接不良,腐①蝕遷移等。

                 常用手段

                 無損檢測:

                外觀檢查,X射線盯著這邊透視檢測,三維CT檢測,C-SAM檢測,紅外熱成◤像。

                 表緩緩閉目面元素分析:

                掃描電鏡及能譜分析(SEM/EDS);

                顯微紅外分析(FTIR);

                俄歇電子⊙能譜分析(AES);

                X射線光電子能譜分析(XPS);

                二次離子玄青質譜分析(TOF-SIMS)。

                熱分析:

                差示掃描量〗熱法(DSC);

                熱機械分析●(TMA);

                熱重分析(TGA);

                動態熱機∑ 械分析(DMA);

                導熱系數(穩態熱流法、激光散射你去找他法)。

                 電性↓能測試:

                擊穿電壓、耐電壓、介電常數、電遷移。

                破壞性奢侈能測試:

                染色及滲透檢測。

                 

                02電子元器件失效◣分析

                電∩子元器件技術的快速發展和可靠性的提高奠定了現代電子裝備的基礎,元器件可靠性工作的根本ω任務是提高元器件的可靠性。

                 

                圖3 電子元器件

                 

                失效模式

                 開路,短路,漏電,功能失效,電參數漂移,非穩定失效等。

                 常用手段

                 電測:

                連接性測試電參 沒想到數測試 功能測試。

                 無損檢測:

                開封技術(機械開封、化學開封、激光開封);

                去鈍化層◥技術(化學腐①蝕去鈍化層、等離子腐蝕去鈍化層、機械研磨去鈍化層);

                微區分析技術(FIB、CP)。

                 制樣技術:

                開封技術(機械開封、化學開封、激光開封);

                去鈍化層◥技術(化學腐蝕盯著峽谷出口去鈍化層、等離子腐蝕去鈍化層、機械研磨去鈍化層);

                微區分析技術(FIB、CP)。

                 顯微形貌分☆析:

                光學顯微分析技術;

                掃描電子顯微鏡二次電子像技術。

                 表面元素分析:

                掃描電鏡及能譜分析(SEM/EDS);

                俄歇電子能譜銀角電鯊看到了消分析(AES);

                X射線光電子能譜分析(XPS);

                二次離子玄青質譜分析(SIMS)。

                 無損分析技術【:

                X射線透視技術;

                三維透視技術;

                反射式掃√描聲學顯微技術(C-SAM)。

                 

                03金屬材料失◣效分析

                隨著社會的進步和科技的發展,金屬制◆品在工業、農業、科技以及人們的生活各個領域的運用越來越廣泛,因此金屬材料的質量值得關註。

                 

                圖4 船用柴油機曲軸齒輪

                 失效模式

                 設計不當,材料缺陷,鑄造缺陷,焊接缺陷,熱處理缺陷。

                 常用手段

                 金屬材料氣喘吁吁微觀組織分析:

                金相分析;

                X射線相結構分析;

                表面殘余應力分析。

                 金屬材料晶粒度

                 成分分析:

                直讀光譜儀、X射線光≡電子能譜儀(XPS)、俄歇電子能譜儀↑(AES)等。

                物相分析:

                X射線衍射儀(XRD)。

                 殘余應力分析:

                x光應力測定儀。

                 機械性↘能分析:

                萬能試驗機、沖擊試驗機、硬度試驗勢力才對機等。

                 

                圖5 拉伸試驗材料斷裂面掃描電鏡圖像

                 

                04高分子材料失效分析

                高分子材料技術總的發展趨勢是高性能化、高功能化、復合化、智這才幾百年艾你能化和綠色化。因為技術的全新要求〖和產品的高要求化,而需要通過失效分析手段你還有整個海仙派查找其失效的根本原因及機理,來提高產品質量、工藝改進√及責任仲裁等方面。

                 失效模式

                 斷裂,開裂,分層,腐蝕,起泡,塗層脫落,變色,磨損失效。

                 

                常用手段

                 成分分析:

                傅裏葉紅外光譜儀(FTIR);

                顯微共焦拉曼『光譜儀(Raman);

                掃描電鏡及能譜分析(SEM/EDS);

                X射線熒光光♀譜分析(XRF);

                氣相色譜-質譜聯用儀(GC-MS);

                裂解氣相色譜-質譜聯用(PGC-MS);

                核磁共振分析(NMR);

                俄歇電子能譜分析(AES);

                X射線光電子能譜分析(XPS);

                X射線衍射儀(XRD);

                飛行時間二次離子質譜分析(TOF-SIMS)。

                 熱分析:

                差示掃描帶著詛咒量熱法(DSC);

                熱機械分析(TMA);

                熱重分析(TGA);

                動態熱機械分析(DMA);

                導熱系數(穩態熱流法、激光散射你去找他法)。

                 

                裂解分析:

                裂解氣相色譜-質譜法;

                凝膠滲透色譜分析●(GPC);

                熔融指數測試(MFR)。

                 

                斷口分析:

                掃描電子顯微鏡(SEM),X射線能譜儀(EDS)等。

                 

                物理性能分析:

                硬度計,拉伸試驗機,萬能ω 試驗機等。

                 

                05復合材料失效周圍分析

                復合材料☆是由兩種或兩種以上不同性質的材料組合而成。具有比強度高,優良的韌性,良好的環境抗】力等優點,因此在實際生產中得以廣泛應用。

                 失效模式

                斷裂,變色失效,腐蝕,機械性▼能不足等。

                 常用手段

                 無損檢測:

                射線檢測技術( X 射線、γ 射線、中子射線等),工業CT,康普頓背散射成像(CST)技術,超聲檢測技術(穿透法、脈沖 你沒事吧反射法、串列法),紅外熱從容離去(第二更)波檢測技術,聲發射檢測技術叮,渦流檢測技術,微波檢測技術,激光◎全息檢驗法等。

                 成分分析:

                X射線熒光光譜分析(XRF)等,參見高分子材料失效分】析中成分分析。

                 熱分析:

                重分析法(TG)、差示掃描量熱法(DSC)、靜態熱機械分析法(TMA)、動態熱機械分析(DMTA)、動態介電ξ 分析(DETA)。


                破壞性實驗:

                切片分析(金相切片、聚焦離子束(FIB)制樣、離子研磨(CP)制樣)。

                 

                06 塗層/鍍層失效在仙界分析


                圖6 左IC分層失效 、右塗層樣品界面點腐蝕失效

                 失效模式

                 分層,開裂,腐蝕,起泡,塗/鍍層脫落,變色失效等。

                 常用手段

                成分分析:

                參見高分他們和城主之間子材料失效分析。

                 熱分析:

                參見高分他們和城主之間子材料失效分析。

                 斷口分析:

                體式顯微♀鏡(OM);

                掃描電鏡分析(SEM)。

                 

                物理性能:

                拉伸強度、彎曲強度等;

                模擬試驗(必要時);

                在同樣工況下進行試驗,或者在〗模擬工況下進行試驗。

                 

                分析結果提交

                 

                1) 提出失效性◣質、失效原因;

                2) 提出預防措施(建議);

                3) 提交失效分析報告。

                 

                總結

                 

                失效分析是經驗和科學的結合,失效分析工程師就如醫生,工藝設計之初要有預防對策;產品生產後左眼飛了進去,進行體檢,找出其中的隱患,給出預防辦法去防止;失效發生後通過各種手段查找病因:驗血,照X光,做B超等,根據檢驗的數據進行分析是什◤麽癥狀並↘對癥下藥,給出補救ぷ辦法。

                 

                本文來源: 可靠性技術交流

                 



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