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电子组装SMT工艺可靠性检测方法

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ID:101093 发表于 2019-9-4 10:06 | 显示全部楼层 |阅读模式
根据电子产品的生产与使用情况,可靠性筛选可分为成品检测、器件生产线的工艺检测和整机厂使用前的检测。
1.目检和镜检测
目检或镜检(显微镜检查)时电子产品制造中一种重要的筛选方法。它可以用来发现做和粘污、缺陷、损伤及连接不良等情况后,予以剔除。镜检标准应根据主要的失效模式和机理,再结合具体的失效工艺情况来合理制定。多年来的经验公认为这种方法是最简便易行而且效率很高的方法之一。对检查芯片表面的各类缺陷(如金属化层缺陷、芯片裂纹、氧化层质量、掩膜板质量和扩散缺陷等)以及观察内引线缝合、芯片焊接和封装缺陷等都很有效。国外已有采用扫描电子显微镜与计算机联合使用的自动镜检系统。

2.X射线
X射线是一种非破坏性筛选,用于检查器件密封后检查管壳内有无多余物、键合和封装工序的潜在缺陷以及芯片上的裂纹等。

3.红外线
通过红外线探测或照相技术来揭示热分布特征(热点和热区)。当设计不合理、工艺上存在缺陷以及生产过程中存在某些失效机理时,会在产品某个局部产生热点或热区。这样可将不可靠的元器件预先筛选掉。红外线筛选的优点是在检查过程中不损伤元件,在大规模集成电路的检查中尤为适用。

4.功率老化
功率老化是很有效的一种筛选方法,是高集成电路必须进行的筛选手段之一。功率老化通过对产品施加过电应力,促使早期失效器件存在的潜在缺陷尽快暴露而被剔除。它能有效地剔除器件生产过程中产生的工艺缺陷、金属化膜过薄及划伤和表面玷污等。功率老化通常是将集成电路产品置于高温条件下,施加最大的电压,以获得足够大的筛选应力,达到剔除早期失效产品置于高温条件下,施加最大的电压,以获得足够大的脉冲功率老化。前者多用于小规模数字电路,而后者则用于中、大规模集成电路,使电路内的元器件在老化时能经受工作状态下的最大功耗和应力。超功率老化虽然缩短老化时间,但也有可能使器件瞬时负载超过最大额定值,使合格器件遭受损伤,甚至发生即时劣化或击穿。有的产品可能暂时还能工作,但寿命却缩短了。所以,对于超功率老化而言,并不是超得越多越有效果,而是应选择一个最佳的超负荷量。现在比较一致的方法是对器件施加最大额定功率,适当延长老化时间,是较合理的电功率老化筛选方法。

5.温度循环和热冲击
温度循环可以加速因材料之间热不匹配效应所造成的失效。芯片组装、键合、封装以及在氧化层上的金属化膜等潜在的缺陷都可以通过温度循环进行筛选。温度循环筛选的典型条件是-55~+155℃或-65~+200℃进行3次或5次循环。每循环一次,在最高或最低的温度下各保持30min,转移时间为15min。试验后进行交直流电参数测试。热冲击筛选是判定温度急剧变化的集成电路强度的有效方法,例如,设有100℃和0℃两个水槽,在高温槽浸15s后取出,在3s内移入低温槽至少浸5s,再于3s内移入高温槽。如此往复操作5次。对于某些产品若其内部各零件材料的热胀冷缩性能不匹配,或零件有裂纹,或SMT工艺不良造成的缺陷,则在高、低温交变环境的温度冲击下能使早期失效件提前失效。这种方法有较好的筛选效果。

6.高温储存
高温可以加速产品内部的化学反应。如果在集成电路封装的管壳内含有水汽或各种有害气体,或者芯片表面不清洁,或者在键合处存在各种不同的金属成分等,都会产生化学反应,高温储存可加速这些反应。由于这种筛选方法操作简便,可批量进行,检测效果好,投资又小,所以应用较为普遍。

7.高温工作
高温工作筛选一般有高温直流静态、高温交流动态和高温反偏3中检测方法,对于剔除器件表面、体内和金属化系统存在的潜在缺陷引起的失效十分有效。高温反偏是在高温下加反偏工作电压的试验,在热点共同作用下进行,与实际工作状态很接近,所以比单纯高温储存检测的效果好。
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