电子元器件及封装质量控制中若干案例的分析研究

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随着军用电子设备的使用环境越来越复杂，对产品的可靠性要求越来越苛刻，而电子元器件是电子设备的基本组成部分，电子元器件的可靠性的提高成了当前亟待解决的问题。本论文主要针对电子元器件质量控制中若干案例进行分析和总结，主要研究成果概括如下。
　　利用扫描电子显微镜对样品进行形貌分析，当表面成分中平均原子序数相差较大时，使用背散射电子成像模式可以获得形貌和成分的混合像，较二次电子成像模式更能准确的反应表面形貌信息；对于导电性较差的样品，要获得分辨率较高的图像，需进行喷金或者喷碳，增加样品的导电性；能谱仪的定性分析模式中线扫描可以直观描述某一元素沿特定路径的浓度分布，反应元素的富集情况或不同层之间元素互浸入的程度。将这些结论应用于之后的分析测试工作中，使更有效的开展分析测试工作。
　　将厂家计划引入的新镀液电镀多层陶瓷电容器锡层，并进行相关的可靠性鉴定试验，经检测DPA模块镀层内部镀层检测、电参数测试和可靠性测试，镀液产品性能满足使用要求。利用扫描电子显微镜对可焊层锡层进行形貌观察，使用新镀液的产品相对于老镀液延边长度更短，均匀性更好，镀液成本低，故建议厂家引入新镀液；对于多层陶瓷电容器进行形貌分析以及DPA模块内部分析，结合电参数检测，讨论了瓷介质击穿的机理，确认失效是由于端头的裂纹引起的，经层层分析该裂纹是由外应力产生的；针对多层陶瓷电容器短路整体解焊后部分产品短路消失的现象，使用体视显微镜、扫描电子显微镜和能谱仪对失效的多层陶瓷电容器进行形貌和成分分析，结合微组装工艺流程确定失效是由于样品在涂覆三防漆前未对线路板进行充分烘烤，导致端电极发生电迁移。
　　利用电子探针能谱仪对铝合金样品进行成分分析时，断口表面和机械加工面Cu元素含量相差较大，使用扫描电子显微镜对断口进行形貌观察发现有第二相的存在，通过探讨X射线的作用机理，确定成分差异较大的原因有两点，其一：断口为韧窝断口，表面凹凸不平，原子序数较大的元素产生的特征X射线跳跃能力越强，在凹陷部位相对于原子序数较小的元素产生的特征X射线更容易逸出表面。其二：第二相的生成会使某些元素富集，元素的不均匀分布影响成分的检测，这时采用机械加工面进行成分分析结果更为准确；利用扫描电子显微镜和电子探针能谱仪对硅铝合金激光封焊进行形貌分析，找出缺陷并分析作用机理，进一步优化工艺参数；激光封焊焊接过程中大量热的产生使金属处于熔融态，在毛细管力的作用下易使少量熔融金属进入进腔体内，以小球的形态附着在基板表面，且移动随机无方向性容易碰撞金属引线，对器件的安全使用存在潜在威胁，建议在腔体边沿加一道凹槽，减缓熔融金属向腔体内的流动，增加器件的可靠性。
　　对失效的限流稳压器、芯片电容、砷化镓功率放大器和移相器进行形貌和成分的分析，确定失效原因并提出相关建议。
　　通过以上的分析工作，丰富了扫描电镜和电子探针能谱仪的分析的方法，更有效、灵活的开展显微检测工作；对多层陶瓷电容器和芯片电容的质量相关问题进行探讨，切实解决了相关问题；对限流稳压器、砷化镓功率放大器和移相器进行的失效分析，找到了失效的原因并提出相关建议。对激光封焊铝合金进行可靠性分析，确定其产生的机理。

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作者
宋利杰;
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作者单位

电子科技大学;

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授予单位电子科技大学;
学科材料工程
授予学位硕士
导师姓名包生祥;
年度 2016
页码
总页数
原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类半导体器件制造工艺及设备;可靠性及例行试验;
关键词
多层陶瓷电容器; 激光封焊; 封装质量; 微组装工艺; 失效分析;

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