1.前言

電(dian)阻(zu)在(zai)當今電(dian)子產(chan)(chan)業中仍然是使用最(zui)廣泛的(de)(de)(de)電(dian)子元件(jian)之一(yi)，其在(zai)電(dian)子電(dian)路中的(de)(de)(de)通常起到限流、分壓等作(zuo)用。根據(ju)材料(liao)、結構等不(bu)同(tong)(tong)有多種不(bu)同(tong)(tong)的(de)(de)(de)分類(lei)。排(pai)阻(zu)是一(yi)類(lei)特殊的(de)(de)(de)電(dian)阻(zu)器(qi)，又稱為(wei)網(wang)絡(luo)電(dian)阻(zu)器(qi)，是由(you)若干個電(dian)阻(zu)組合(he)在(zai)一(yi)起封(feng)裝而成(cheng)。本文中所涉及到的(de)(de)(de)排(pai)阻(zu)屬(shu)于雙列直插塑封(feng)封(feng)裝，其單(dan)排(pai)相(xiang)鄰引(yin)腳(jiao)間(jian)無電(dian)氣連(lian)接，兩排(pai)相(xiang)對(dui)的(de)(de)(de)引(yin)腳(jiao)為(wei)單(dan)獨(du)電(dian)阻(zu)。該排(pai)阻(zu)在(zai)組裝到電(dian)子產(chan)(chan)品中后(hou)，部分產(chan)(chan)品出現工(gong)作(zuo)一(yi)段(duan)時間(jian)后(hou)功(gong)能失(shi)效(xiao)(xiao)(xiao)。經查(cha)，單(dan)排(pai)個別(bie)相(xiang)鄰引(yin)腳(jiao)間(jian)存在(zai)漏電(dian)導致了產(chan)(chan)品的(de)(de)(de)本次失(shi)效(xiao)(xiao)(xiao)。但其現象比較(jiao)特殊，失(shi)效(xiao)(xiao)(xiao)產(chan)(chan)品在(zai)剛啟動工(gong)作(zuo)的(de)(de)(de)前段(duan)時間(jian)表現正常，失(shi)效(xiao)(xiao)(xiao)出現在(zai)工(gong)作(zuo)一(yi)段(duan)時間(jian)后(hou)。且待機(ji)器(qi)隔段(duan)時間(jian)再啟動，也(ye)要(yao)正常工(gong)作(zuo)一(yi)段(duan)時間(jian)后(hou)才(cai)出現失(shi)效(xiao)(xiao)(xiao)現象。

 

2.排阻漏電原因探究
2.1原因分析
造(zao)成工作一段(duan)時(shi)間(jian)(jian)后才能出(chu)現(xian)(xian)(xian)失效現(xian)(xian)(xian)象的原(yuan)因且能恢復(fu)得原(yuan)因應(ying)該(gai)(gai)與溫度相(xiang)關。該(gai)(gai)排(pai)阻結構較為(wei)簡單(dan)，其單(dan)排(pai)相(xiang)鄰引腳間(jian)(jian)無(wu)電氣連接，即應(ying)為(wei)絕緣狀態。其工作一段(duan)時(shi)間(jian)(jian)后，單(dan)排(pai)相(xiang)鄰引腳間(jian)(jian)會出(chu)現(xian)(xian)(xian)漏電現(xian)(xian)(xian)象，即工作一段(duan)時(shi)間(jian)(jian)后出(chu)現(xian)(xian)(xian)了(le)電氣連接通(tong)道。而這(zhe)個(ge)通(tong)道是(shi)如何形成的，正(zheng)是(shi)本次分(fen)析應(ying)該(gai)(gai)尋找(zhao)的失效機理。
2.2分析方案
首先，我們需要對本次失(shi)(shi)效(xiao)(xiao)制定(ding)一(yi)份合(he)(he)理的(de)失(shi)(shi)效(xiao)(xiao)分(fen)(fen)析(xi)方案(an)。合(he)(he)理的(de)失(shi)(shi)效(xiao)(xiao)分(fen)(fen)析(xi)方案(an)能提高(gao)整(zheng)個(ge)失(shi)(shi)效(xiao)(xiao)分(fen)(fen)析(xi)的(de)成功率(lv)和效(xiao)(xiao)率(lv)，當然(ran)不可(ke)避免的(de)會在失(shi)(shi)效(xiao)(xiao)分(fen)(fen)析(xi)過程中遇到不可(ke)預見(jian)的(de)因(yin)素(su)導(dao)致(zhi)失(shi)(shi)效(xiao)(xiao)分(fen)(fen)析(xi)方案(an)的(de)臨(lin)時(shi)調整(zheng)。初步的(de)失(shi)(shi)效(xiao)(xiao)分(fen)(fen)析(xi)方案(an)如下：
①外觀檢查(cha)：利(li)用體(ti)視顯微鏡對樣品(pin)的外觀進行檢查(cha)，確(que)認樣品(pin)是否存在外觀破損或(huo)裂(lie)紋等異常。
②電(dian)(dian)特性檢(jian)查：常(chang)(chang)溫時(shi)，測(ce)量樣(yang)品(pin)單排相(xiang)(xiang)鄰引(yin)腳間電(dian)(dian)阻(zu)阻(zu)值，確認其常(chang)(chang)溫時(shi)單排相(xiang)(xiang)鄰引(yin)腳間時(shi)都滿足(zu)電(dian)(dian)氣絕緣(yuan)要(yao)求。若常(chang)(chang)溫時(shi)無異常(chang)(chang)，則利(li)用烘箱對樣(yang)品(pin)進(jin)(jin)行(xing)烘烤，烘烤結束后立即對單排相(xiang)(xiang)鄰引(yin)腳間電(dian)(dian)阻(zu)阻(zu)值進(jin)(jin)行(xing)測(ce)量。
③X-RAY檢查(cha)：利用(yong)X射(she)線透(tou)視，檢查(cha)封裝內部(bu)是否單排相鄰引腳間(jian)存(cun)在金屬連接。
④C-SAM檢查：利用超聲波(bo)掃(sao)描(miao)，確認塑封(feng)封(feng)裝與電阻(zu)基體(ti)及電阻(zu)膜(mo)之間是否存(cun)在分層現(xian)象。
⑤De-cap檢查：對樣品進行開(kai)封，然(ran)后(hou)利用(yong)金(jin)相顯微鏡對開(kai)封后(hou)的(de)電阻基(ji)體及電阻膜表面進行觀察，尋找異常(chang)。
⑥SEM/EDS分析：利用SEM對開封后的樣品表面(mian)進行形貌(mao)觀察，尋找異(yi)常點。然后利用EDS對異(yi)常點進行成分分析。
2.3實驗結果及分析

①通過對樣品(pin)的外觀檢查，我們并未發現(xian)NG品(pin)上存(cun)在裂(lie)紋或斷(duan)裂(lie)異常，通過與OK品(pin)進(jin)行外觀形貌(mao)對比，亦未發現(xian)異常。典(dian)型圖片如下(xia)：

 

 

②樣品在常溫電測時，單排相鄰引腳間皆表現為絕緣狀態。而在高溫烘烤后，某些單排相鄰引腳間出現了10兆歐左右的電阻。再對排阻進行烘烤干燥試驗，干燥其內部水分，出箱不等冷卻，立即對漏電引腳間進行電阻阻值測量，阻值仍為10兆歐左右。
③經X-RAY無損(sun)檢測(ce)，未(wei)發現(xian)引腳間存在金(jin)屬連接情況。典型圖片如下：

 

 

④通過C-SAM掃(sao)描發(fa)(fa)現(xian)(xian)了NG品內部均(jun)存(cun)在分層(ceng)(ceng)(ceng)現(xian)(xian)象，也(ye)有部分上過整機(ji)的(de)(de)OK品存(cun)在分層(ceng)(ceng)(ceng)現(xian)(xian)象，但再來料排(pai)(pai)阻樣品中(zhong)未發(fa)(fa)現(xian)(xian)分層(ceng)(ceng)(ceng)現(xian)(xian)象。據了解(jie)，該排(pai)(pai)阻的(de)(de)濕(shi)度(du)敏(min)感等級為1，及對濕(shi)度(du)不敏(min)感。工廠(chang)對這類器件一般不會采取上機(ji)前(qian)烘(hong)烤措施。因此(ci)，其分層(ceng)(ceng)(ceng)現(xian)(xian)象最有可(ke)能濕(shi)氣侵入塑封內部，而在貼(tie)裝前(qian)未經(jing)烘(hong)干(gan)，過回流爐后，導致樣品分層(ceng)(ceng)(ceng)。在典(dian)型(xing)圖片如下：

 

 

⑤DE-CAP后，金(jin)相顯微鏡觀察發(fa)現，NG樣品相鄰(lin)引(yin)腳間存在碎屑現象。典(dian)型圖片如下：

 

 

⑦SEM形(xing)貌檢查發(fa)現(xian)OK品某些單排(pai)(pai)相鄰引(yin)腳(jiao)間(jian)也存(cun)在碎屑(xie)狀(zhuang)物質，且(qie)內部焊(han)點(dian)焊(han)料(liao)表面呈流沙狀(zhuang)，與(yu)正(zheng)常Sn-Pb焊(han)點(dian)形(xing)貌不一致。經EDS成分(fen)分(fen)析，排(pai)(pai)阻中存(cun)在兩類(lei)碎屑(xie)狀(zhuang)物質，一類(lei)是(shi)電阻膜材料(liao)，另一類(lei)是(shi)Sn-Pb焊(han)料(liao)碎屑(xie)，且(qie)排(pai)(pai)阻內部焊(han)點(dian)焊(han)料(liao)及引(yin)腳(jiao)間(jian)碎屑(xie)焊(han)料(liao)Sn-Pb成分(fen)比例異常。典型圖片如下：

 

 

⑧對(dui)樣品做剖(pou)切(qie)面(mian)，觀察(cha)排阻內部焊(han)(han)點剖(pou)面(mian)形(xing)貌和成(cheng)分(fen)比例，發現焊(han)(han)點剖(pou)切(qie)面(mian)呈現多孔及顆粒狀，顯得不夠(gou)致密(mi)，與(yu)正常(chang)Sn-Pb焊(han)(han)點形(xing)貌不一致。典型(xing)圖片如(ru)下：

 

 

3.失效機理分析
散(san)布在排阻(zu)單(dan)排相(xiang)(xiang)鄰引腳間的碎屑(xie)狀的電(dian)阻(zu)膜及Sn-Pb焊料在高溫(wen)狀態下(xia)電(dian)子獲得(de)能量，穿(chuan)越(yue)接觸(chu)勢壘進入到絕緣基體中，在引腳間電(dian)壓(ya)的作用下(xia)形成電(dian)流(liu)通道。從而導致了高溫(wen)下(xia)排阻(zu)單(dan)排相(xiang)(xiang)鄰引腳間的漏電(dian)。

4.分析結論
本次漏電(dian)失效是(shi)由存在于引(yin)(yin)腳(jiao)間(jian)(jian)的(de)電(dian)阻(zu)膜碎(sui)屑和Sn-Pb焊料(liao)(liao)碎(sui)屑導(dao)致。而電(dian)阻(zu)膜碎(sui)屑形(xing)成(cheng)(cheng)的(de)原因可能是(shi)電(dian)阻(zu)膜形(xing)貌刻蝕(shi)時未蝕(shi)刻干凈的(de)殘留。焊料(liao)(liao)碎(sui)屑可能是(shi)異(yi)常Sn-Pb成(cheng)(cheng)分比例的(de)焊料(liao)(liao)疏松導(dao)致某些生產(chan)或封(feng)裝過程散落在引(yin)(yin)腳(jiao)間(jian)(jian)。