DPA简介

军用电子元器件破坏性物理分析方法（DPA）简介电子元器件---在电子线路或电子设备中执行电气、电子、电磁、机电和光电功能的基本单元.该基本单元可由多个零件组成，通常不破坏是不能将其分解的.破坏性物理分析destructivephysicalanalysis(DPA)----为验证元器件设计、结构、材料和制造质量是否满足预定用途或有关规范的要求，对元器件样品进行解剖，以及在解剖前后进行一系列检验和分析的全过程。方法----通过微观物理手段确定产品质量的一种分析方法。目的----验证电子元器件设计、结构、材料和制造质量是否满足预定用途或有关规范的要求。根据DPA的结果促使生产厂改进工艺和加强质量控制，使使用者最终能得到满足使用要求的元器件。批次性缺陷---在设计、制造过程中造成的，在同一批元器件中反复出现的缺陷。如：表面沾污、钝化层、金属化层缺陷等。可筛选缺陷---可用有效的非破坏性的检验方法筛选剔除的缺陷。DPA检验的提出---产品规范中规定，使用者，生产者、监督机构，上级主管。可酌情进行DPA试验的元器件：1.电阻器；2.电容器；3.敏感元器件和传感器；4.滤波器；5.开关；6.电连接器；7.继电器；8.线圈和变压器；9.石英晶体和压电元件；10.半导体分立器件；11.半导体集成电路；12.混合集成电路；13.光电器件；14.声表面波器件，等等。DPA试验依据：根据不同的元器件类型选择不同的试验项目和标准。主要标准如下：GJB179—逐批检验计数抽样程序及抽样表；GJB4027---军用电子元器件破坏性物理分析方法；GJB548---微电子器件试验方法和程序；GJB360---电子和电气元器件试验方法；GJB128---半导体分立器件试验方法；工作程序1.DPA一般工作程序样品抽样---﹥制定DPA实施方案---﹥进行DPA试验分析项目及数据记录---﹥编写DPA报告---﹥DPA样品和资料保存。2.DPA抽样除产品规范另有规定外，用于DPA的样品应从生产批或采购批中随机抽取并按DPA的不同用途规定相应的抽样方案。DPA用于批质量一致性检验时，抽样方案应以产品标准为准，当产品标准未做规定时，按GJB4027的规定进行。DPA用于交货检验或到货检验时，抽样方案可与批质量一致性检验相同，使用方也可根据需要提出其它抽样要求。样本大小一般元器件，生产批总数的2％，＞5，＜10；复杂元器件，生产批总数的1％，＞2，＜5；抽样方式DPA实验室派人到现场抽样，或委托方抽样后连同样品的有关资料送样、寄样到DPA实验室。DPA主要项目及其基本要求DPA的环境要求：DPA检验应在规定的温度、湿度和防静电的洁净区进行。除另有规定外，DPA项目应按GJB4027---2000第5章中各门类的规定进行。对于不同的产品有不同的DPA试验分析方法和程序。微电子器件----外部目检；X射线检验；粒子碰撞噪声检测；密封；内部水汽含量分析；内部目检；扫描电子显微镜检查；键合强度；剪切强度。电阻器和电容器等元件----外部目检；引出端强度；内部目检；制样镜检。连接器----外部目检；X射线检验；物理检查；制样镜检和接触件检查等。外部目检---检验已封装元器件的外观质量是否符合要求，检查其标志、外观、封装、镀层或涂敷层等外部质量是否符合要求。该项检验是非破坏性的。X射线检验---主要检验元器件内部多余物、内引线开路或短路、芯片或基片焊接（粘接）空洞等内部缺陷。但难以检查铝丝的状况，该项检验是非破坏性的。粒子碰撞噪声检测（PIND试验）---检查器件封装腔体内有无可动的多余物。PIND是非破坏性的。如不合格可通过对整批器件进行针对性筛选剔除有缺陷的器件。密封试验---检查密封器件的封装质量是否符合要求。如不合格可通过对整批器件进行针对性筛选剔除有缺陷的器件。该项检验是非破坏性的。内部气氛分析---定量检测密封器件封装内部的水汽含量。内部水汽含量超标一般是批次性的。该项检验是破坏性的。内部目检---检查器件内部结构、材料和生产工艺是否符合相关的要求。该项对元器件的开封技术与检查技术均要求较高。检出缺陷是否批次性，需对缺陷的种类认真分析后才能确定整批器件可否使用。扫描电子显微镜（SEM）检查---主要用于判断器件芯片表面互连金属化层的质量，可确定器件某些需确认部分的材料成分和对多余物的成分分析。键合强度试验---检验器件内引线的键合强度是否符合规定的要求。键合强度退化往往是批次性的，出现“零克力”的批次一般不可使用。该项检验是破坏性的。剪切强度试验---检验半导体芯片或表面安装的无源元件附着在管座或其它基片上所使用的材料和工艺的完整性。剪切强度不合格常有批次性倾斜。该项检验是破坏性的。样品的开封和制备---应保证在开封解剖前能够获取到可获得的信息后再进行开封解剖。样品的开封解剖和制备期间应避免引入污染或产生异常损伤。DPA结论1.合格---未发现缺陷或异常情况。2.样品通过----未发现缺陷或异常，但样本小于相关规定。3.不合格---发现相关标准中的拒收缺陷，但应明确缺陷的属性。4.可疑---仅发现异常情况，依据可疑特点继续进行DPA。DPA不合格批的处理1.对可疑批的处理第一次样品分析无明确结论，应在该DPA批次中补充或重新抽样做DPA再分析；如对试验结果不能确定是否合格时，应组织有关专家进行会诊。2.对不合格批的处理如缺陷属于可筛选缺陷，进行100％重新筛选，筛选合格后重新抽样；如缺陷属于批次性缺陷，该DPA批次应报废或退货；如缺陷属于非批次性缺陷，且有缺陷的样品为1只，可加倍抽样分析，如再出现缺陷应报废或退货。举例说明片式印刷电感器片式印刷电感器的DPA项目---外部目检；制样镜检外部目检：放大50倍进行检查样品的外表面。缺陷判据1）标志----标志不清晰、缺损或缺项。2）端电极（外镀层、内镀层和基体）a.端电极宽度小于250µm或大于400µm；b.端电极空白或脱落面积大于5％；c.端电极浮起或有绣斑；d.端电极棱边处不连续；e.可锡焊端电极表面隆起或粘附外来物大于80µm，可粘结端电极表面隆起或粘附外来物大于20µm；f.溅落、粘附或嵌入外来物；g.端电极上的裂纹或缺口宽度大于80µm。3）基体a.裂纹或缺口宽度大于80µm；b.溅落、粘附或嵌入端电极材料和外来物；c.空隙、裂缝、气泡、划痕的最大线度大于对应宽度的25％；d.内电极外露或明显的分隔或分层；制样镜检---将样品制成剖面以检查内部结构，剖面分纵向和横向，均应垂直于样品的内电极和端电极平面。每种各半。放大50倍检查每个样品的剖面，阻挡层检查用500倍。制样镜检的缺陷判据：1）基体a.有长度大于80µm的裂纹、杂质和空洞；b.有长度大于25µm并指向内电极的裂纹；c.在靠近内电极或端电极25µm以内有裂纹。2）端电极a.端电极浮起或锈斑；b.端电极棱边处不连续；c.单个或成串空洞或裂纹使其厚度减少50％以上；d.阻挡层缺陷（适用时）：观察不到阻挡层、阻挡层不连续或厚度小于1.3µm；e.端电极外镀层（锡铅层）剥离或厚度小于25µm的区域在宽度方向上线度累计超过250µm；f.溅落、粘附或嵌入外来物。混合集成电路（含多芯片组件）混合集成电路（含多芯片组件）的DPA项目和程序1外部目检；2.X射线检验；3.粒子碰撞噪声检测；4密封；5内部水汽含量分析；6内部目检；7键合强度；8扫描电子显微镜检查；9剪切强度。1外部目检----按GJB548B-2005方法2009.1进行，目的是检验气密性封装器件的工艺质量，及已封装器件在装运、安装、试验过程中引起的损坏。2.X射线检验---按GJB548B-2005方法2012.1进行，用非破坏性的方法检测封装内的缺陷，特别是密封工艺引起的缺陷和诸如多余物、错误的内引线连接、芯片附著材料中、玻封的玻璃中的空洞等内部缺陷。3.粒子碰撞噪声检测----GJB548B-2005方法2020.1进行，目的在于检测器件封装腔体内存在的自由粒子，是非破坏性的。4密封---按GJB548B-2005方法1014.2进行，目的是确定具有空腔的器件封装的气密性。5内部水汽含量分析---按GJB548B-2005方法1018.1进行，目的是测定在金属或陶瓷封装器件内部气体中的水汽含量。6内部目检---首先开封，即用适当的方法除去封盖，然后按GJB548B-2005方法2017.1进行检查。目的是检查混合集成电路、多芯片微电路和多芯片组件微电路的内部材料、结构和制造工艺。基线设计文件和基线结构被试器件的总体结构的基准照片、图纸或草图。这些文件中应包括关键尺寸、各组成零件的位置、以及有关材料和工艺细节，文件应现行有效。在外部和内部目检中应检查所有器件是否符合基线设计文件及其他规定要求，与要求不符合的应作为缺陷予以记录。7键合强度（破坏性键合拉力试验）---按GJB548B-2005方法2011.1进行检测，目的是测量键合强度，评估键合强度分布或测定键合强度是否符合适用的产品标准或订购文件的要求。8扫描电子显微镜（SEM）检查----按GJB548B-2005方法2018.1进行检查，本方法提供了一种判定集成电路晶圆或芯片表面上器件互连线金属化层质量是否可以接收的手段，特别适合识别那些在批量生产中形成的特定类型的缺陷，不能用来检查那些用方法2010就能识别的由操作引起的以及其他形式的缺陷。9芯片剪切强度---按GJB548B-2005方法2019.2进行检测，目的是确定将半导体芯片或表面安装的无源器件安装在管座或其他基板上所使用的材料和工艺步骤的完整性。通过测量对芯片所加力的大小、观察在该力作用下产生的失效类型以及残留的芯片附著材料和基板/管座金属层的外形来判定器件是否接收。