1.前言

電阻在當(dāng)今電子產(chǎn)業(yè)中仍然是使用最廣泛的電子元件之一，其在電子電路中的通常起到限流、分壓等作用。根據(jù)材料、結(jié)構(gòu)等不同有多種不同的分類。排阻是一類特殊的電阻器，又稱為網(wǎng)絡(luò)電阻器，是由若干個(gè)電阻組合在一起封裝而成。本文中所涉及到的排阻屬于雙列直插塑封封裝，其單排相鄰引腳間無(wú)電氣連接，兩排相對(duì)的引腳為單獨(dú)電阻。該排阻在組裝到電子產(chǎn)品中后，部分產(chǎn)品出現(xiàn)工作一段時(shí)間后功能失效。經(jīng)查，單排個(gè)別相鄰引腳間存在漏電導(dǎo)致了產(chǎn)品的本次失效。但其現(xiàn)象比較特殊，失效產(chǎn)品在剛啟動(dòng)工作的前段時(shí)間表現(xiàn)正常，失效出現(xiàn)在工作一段時(shí)間后。且待機(jī)器隔段時(shí)間再啟動(dòng)，也要正常工作一段時(shí)間后才出現(xiàn)失效現(xiàn)象。

 

2.排阻漏電原因探究
2.1原因分析
造成工作一段時(shí)間后才能出現(xiàn)失效現(xiàn)象的原因且能恢復(fù)得原因應(yīng)該與溫度相關(guān)。該排阻結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，其單排相鄰引腳間無(wú)電氣連接，即應(yīng)為絕緣狀態(tài)。其工作一段時(shí)間后，單排相鄰引腳間會(huì)出現(xiàn)漏電現(xiàn)象，即工作一段時(shí)間后出現(xiàn)了電氣連接通道。而這個(gè)通道是如何形成的，正是本次分析應(yīng)該尋找的失效機(jī)理。
2.2分析方案
首先，我們需要對(duì)本次失效制定一份合理的失效分析方案。合理的失效分析方案能提高整個(gè)失效分析的成功率和效率，當(dāng)然不可避免的會(huì)在失效分析過(guò)程中遇到不可預(yù)見(jiàn)的因素導(dǎo)致失效分析方案的臨時(shí)調(diào)整。初步的失效分析方案如下：
①外觀檢查：利用體視顯微鏡對(duì)樣品的外觀進(jìn)行檢查，確認(rèn)樣品是否存在外觀破損或裂紋等異常。
②電特性檢查：常溫時(shí)，測(cè)量樣品單排相鄰引腳間電阻阻值，確認(rèn)其常溫時(shí)單排相鄰引腳間時(shí)都滿足電氣絕緣要求。若常溫時(shí)無(wú)異常，則利用烘箱對(duì)樣品進(jìn)行烘烤，烘烤結(jié)束后立即對(duì)單排相鄰引腳間電阻阻值進(jìn)行測(cè)量。
③X-RAY檢查：利用X射線透視，檢查封裝內(nèi)部是否單排相鄰引腳間存在金屬連接。
④C-SAM檢查：利用超聲波掃描，確認(rèn)塑封封裝與電阻基體及電阻膜之間是否存在分層現(xiàn)象。
⑤De-cap檢查：對(duì)樣品進(jìn)行開封，然后利用金相顯微鏡對(duì)開封后的電阻基體及電阻膜表面進(jìn)行觀察，尋找異常。
⑥SEM/EDS分析：利用SEM對(duì)開封后的樣品表面進(jìn)行形貌觀察，尋找異常點(diǎn)。然后利用EDS對(duì)異常點(diǎn)進(jìn)行成分分析。
2.3實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析

①通過(guò)對(duì)樣品的外觀檢查，我們并未發(fā)現(xiàn)NG品上存在裂紋或斷裂異常，通過(guò)與OK品進(jìn)行外觀形貌對(duì)比，亦未發(fā)現(xiàn)異常。典型圖片如下：

 

 

②樣品在常溫電測(cè)時(shí)，單排相鄰引腳間皆表現(xiàn)為絕緣狀態(tài)。而在高溫烘烤后，某些單排相鄰引腳間出現(xiàn)了10兆歐左右的電阻。再對(duì)排阻進(jìn)行烘烤干燥試驗(yàn)，干燥其內(nèi)部水分，出箱不等冷卻，立即對(duì)漏電引腳間進(jìn)行電阻阻值測(cè)量，阻值仍為10兆歐左右。
③經(jīng)X-RAY無(wú)損檢測(cè)，未發(fā)現(xiàn)引腳間存在金屬連接情況。典型圖片如下：

 

 

④通過(guò)C-SAM掃描發(fā)現(xiàn)了NG品內(nèi)部均存在分層現(xiàn)象，也有部分上過(guò)整機(jī)的OK品存在分層現(xiàn)象，但再來(lái)料排阻樣品中未發(fā)現(xiàn)分層現(xiàn)象。據(jù)了解，該排阻的濕度敏感等級(jí)為1，及對(duì)濕度不敏感。工廠對(duì)這類器件一般不會(huì)采取上機(jī)前烘烤措施。因此，其分層現(xiàn)象最有可能濕氣侵入塑封內(nèi)部，而在貼裝前未經(jīng)烘干，過(guò)回流爐后，導(dǎo)致樣品分層。在典型圖片如下：

 

 

⑤DE-CAP后，金相顯微鏡觀察發(fā)現(xiàn)，NG樣品相鄰引腳間存在碎屑現(xiàn)象。典型圖片如下：

 

 

⑦SEM形貌檢查發(fā)現(xiàn)OK品某些單排相鄰引腳間也存在碎屑狀物質(zhì)，且內(nèi)部焊點(diǎn)焊料表面呈流沙狀，與正常Sn-Pb焊點(diǎn)形貌不一致。經(jīng)EDS成分分析，排阻中存在兩類碎屑狀物質(zhì)，一類是電阻膜材料，另一類是Sn-Pb焊料碎屑，且排阻內(nèi)部焊點(diǎn)焊料及引腳間碎屑焊料Sn-Pb成分比例異常。典型圖片如下：

 

 

⑧對(duì)樣品做剖切面，觀察排阻內(nèi)部焊點(diǎn)剖面形貌和成分比例，發(fā)現(xiàn)焊點(diǎn)剖切面呈現(xiàn)多孔及顆粒狀，顯得不夠致密，與正常Sn-Pb焊點(diǎn)形貌不一致。典型圖片如下：

 

 

3.失效機(jī)理分析
散布在排阻單排相鄰引腳間的碎屑狀的電阻膜及Sn-Pb焊料在高溫狀態(tài)下電子獲得能量，穿越接觸勢(shì)壘進(jìn)入到絕緣基體中，在引腳間電壓的作用下形成電流通道。從而導(dǎo)致了高溫下排阻單排相鄰引腳間的漏電。

4.分析結(jié)論
本次漏電失效是由存在于引腳間的電阻膜碎屑和Sn-Pb焊料碎屑導(dǎo)致。而電阻膜碎屑形成的原因可能是電阻膜形貌刻蝕時(shí)未蝕刻干凈的殘留。焊料碎屑可能是異常Sn-Pb成分比例的焊料疏松導(dǎo)致某些生產(chǎn)或封裝過(guò)程散落在引腳間。