電子組裝工藝可靠性篩選方法
根據電子產(chǎn)品的生產(chǎn)與使用情況,可靠性篩選可分為成品篩選、器件生產(chǎn)線(xiàn)的工藝篩選和整機廠(chǎng)使用前的篩選。下面對一些常用的篩選方法分別進(jìn)行簡(jiǎn)單的介紹。
1.目檢和鏡檢篩選
目檢或鏡檢(顯微鏡檢查)時(shí)電子產(chǎn)品制造中一種重要的篩選方法。它可以用來(lái)發(fā)現做和粘污、缺陷、損傷及連接不良等情況后,予以剔除。鏡檢標準應根據主要的失效模式和機理,再結合具體的失效工藝情況來(lái)合理制定。多年來(lái)的經(jīng)驗公認為這種方法是最簡(jiǎn)便易行而且效率很高的方法之一。對檢查芯片表面的各類(lèi)缺陷(如金屬化層缺陷、芯片裂紋、氧化層質(zhì)量、掩膜板質(zhì)量和擴散缺陷等)以及觀(guān)察內引線(xiàn)縫合、芯片焊接和封裝缺陷等都很有效。國外已有采用掃描電子顯微鏡與計算機聯(lián)合使用的自動(dòng)鏡檢系統。
2.X射線(xiàn)篩選
X射線(xiàn)是一種非破壞性篩選,用于檢查器件密封后檢查管殼內有無(wú)多余物、鍵合和封裝工序的潛在缺陷以及芯片上的裂紋等。
3.紅外線(xiàn)篩選
通過(guò)紅外線(xiàn)探測或照相技術(shù)來(lái)揭示熱分布特征(熱點(diǎn)和熱區)。當設計不合理、工藝上存在缺陷以及生產(chǎn)過(guò)程中存在某些失效機理時(shí),會(huì )在產(chǎn)品某個(gè)局部產(chǎn)生熱點(diǎn)或熱區。這樣可將不可靠的元器件預先篩選掉。紅外線(xiàn)篩選的優(yōu)點(diǎn)是在檢查過(guò)程中不損傷元件,在大規模集成電路的檢查中尤為適用。
4.功率老化
功率老化是很有效的一種篩選方法,是高集成電路必須進(jìn)行的篩選手段之一。功率老化通過(guò)對產(chǎn)品施加過(guò)電應力,促使早期失效器件存在的潛在缺陷盡快暴露而被剔除。它能有效地剔除器件生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的工藝缺陷、金屬化膜過(guò)薄及劃傷和表面玷污等。功率老化通常是將集成電路產(chǎn)品置于高溫條件下,施加最大的電壓,以獲得足夠大的篩選應力,達到剔除早期失效產(chǎn)品置于高溫條件下,施加最大的電壓,以獲得足夠大的脈沖功率老化。前者多用于小規模數字電路,而后者則用于中、大規模集成電路,使電路內的元器件在老化時(shí)能經(jīng)受工作狀態(tài)下的最大功耗和應力。超功率老化雖然縮短老化時(shí)間,但也有可能使器件瞬時(shí)負載超過(guò)最大額定值,使合格器件遭受損傷,甚至發(fā)生即時(shí)劣化或擊穿。有的產(chǎn)品可能暫時(shí)還能工作,但壽命卻縮短了。所以,對于超功率老化而言,并不是超得越多越有效果,而是應選擇一個(gè)最佳的超負荷量?,F在比較一致的方法是對器件施加最大額定功率,適當延長(cháng)老化時(shí)間,是較合理的電功率老化篩選方法。
5.溫度循環(huán)和熱沖擊篩選
溫度循環(huán)可以加速因材料之間熱不匹配效應所造成的失效。芯片組裝、鍵合、封裝以及在氧化層上的金屬化膜等潛在的缺陷都可以通過(guò)溫度循環(huán)進(jìn)行篩選。溫度循環(huán)篩選的典型條件是-55~+155℃或-65~+200℃進(jìn)行3次或5次循環(huán)。每循環(huán)一次,在最高或最低的溫度下各保持30min,轉移時(shí)間為15min。試驗后進(jìn)行交直流電參數測試。熱沖擊篩選是判定溫度急劇變化的集成電路強度的有效方法,例如,設有100℃和0℃兩個(gè)水槽,在高溫槽浸15s后取出,在3s內移入低溫槽至少浸5s,再于3s內移入高溫槽。如此往復操作5次。對于某些產(chǎn)品若其內部各零件材料的熱脹冷縮性能不匹配,或零件有裂紋,或SMT工藝不良造成的缺陷,則在高、低溫交變環(huán)境的溫度沖擊下能使早期失效件提前失效。這種方法有較好的篩選效果。
6.高溫儲存篩選
高溫可以加速產(chǎn)品內部的化學(xué)反應。如果在集成電路封裝的管殼內含有水汽或各種有害氣體,或者芯片表面不清潔,或者在鍵合處存在各種不同的金屬成分等,都會(huì )產(chǎn)生化學(xué)反應,高溫儲存可加速這些反應。由于這種篩選方法操作簡(jiǎn)便,可批量進(jìn)行,篩選效果好,投資又小,所以應用較為普遍。
7.高溫工作篩選
高溫工作篩選一般有高溫直流靜態(tài)、高溫交流動(dòng)態(tài)和高溫反偏3中篩選方法,對于剔除器件表面、體內和金屬化系統存在的潛在缺陷引起的失效十分有效。高溫反偏是在高溫下加反偏工作電壓的試驗,在熱點(diǎn)共同作用下進(jìn)行,與實(shí)際工作狀態(tài)很接近,所以比單純高溫儲存篩選的效果好。