BUDAPEST UNIVERSITY OF TECHNOLOGY AND ECONOMICSDEPARTMENT OF ELECTRONICS TECHNOLOGY

ANYAGTUDOMÁNYI VIZSGÁLATI MÓDSZEREK AZ ELEKTRONIKAI HIBAANALITIKÁBAN

BALOGH BÁLINT, HARSÁNYI GÁBOR,

GORDON PÉTER, KOVÁCS RÓBERT,

HARKAI ENDRE, NAGYNÉMEDI CSABA, RIGLER DÁNIEL

TARTALOM

• Elektronikai gyártmányok hibaanalitikája • A legfontosabb alkalmazott analízis módszerek,

eszközök• Esettanulmányok

2

HIBAANALITIKA

az a folyamat, melynek célja a hibaok meghatározása.

NEM hibadetektálás, hanem részletes vizsgálat: adatok, információk gyűjtése, elemzése, megfelelő következtetések levonása, melyek alapján megelőző intézkedések vezethetők be.

3

HIBÁK CSOPORTOSÍTÁSA

- gyártási folyamat során- forrasztás előtt- forrasztás közben- forrasztás után

- használat során

Gyakori hibajelenségek- whisker képződés- sírkő- forrasz felkúszás (wicking)- hídképződés- zárványosodás- nyitott kötés- forraszgolyó- elektrokémiai migráció- intermetallikus kiválások

4

ANALÍZIS MÓDSZEREK

• optikai mikroszkópia• metallográfiai vizsgálat• röntgenes szerkezetvizsgálat• pásztázó akusztikus mikroszkópia• pásztázó elektronmikroszkópia• egyéb topográfia vizsgálatok• anyagösszetétel meghatározási módszerek

• EPMA, XRF, XPS, AES, SIMS, FT-IR

5

RÖNTGENES SZERKEZETVIZSGÁLAT

• rejtett kötések hibái• zárványok• forrasztott kötések

pontos geometriája

6

7

detektor minta Röntgenforrás

GEOMETRIAI NAGYÍTÁS

Forrás: Dage

FELBONTÓKÉPESSÉG - FÓKUSZMÉRET

Forrás: Phoenix X-ray

8

Detektor döntése Minta döntése

röntgencső

minta

detektor

KÉPALKOTÁS A MINTÁRA NEM MERŐLEGES RÖNTGENSUGÁRRAL

Forrás: Dage

9

BGA FORRASZTÁSOK VIZSGÁLATA

rövidzár

szakadás

A hibák többsége csak a detektor különböző szögű döntésével mutatható ki.

10

11

DEFORMÁLÓDOTT BGA GOLYÓK

SAM - PÁSZTÁZÓ AKUSZTIKUS MIKROSZKÓPIA

Röntgennel láthatatlan hibák: rétegelválások (delamináció), törések, zárványok műanyagokban roncsolásmentes kimutatása.

SO IC röntgenképe

SAM kép fentről – delamináció

12

13

PÁSZTÁZÓ AKUSZTIKUS MIKROSZKÓPOS VIZSGÁLAT ELVE

vevő

adó/vevő

közeg: ioncserélt víz

közeg határokról visszavert hullámok

áthaladó hullám

vizsgált minta

vZakusztikus impedancia

sűrűség

terjedési sebesség

Közeghatárokon visszaverődés:

vizsgálhatóság feltétele – az akusztikus impedanciák különbözzenek

12

12

ZZ

ZZR

reflexiós tényező

Z1 Z2

14

KÉPALKOTÁSI MÓDOKA-scan: egy pont felett detektált hullámforma

B-scan: vonalmenti

„metszeti” kép - az egyes

pontokban mért hullámformákból

C-scan: horizontális „sík” metszet – a hullámformák egy adott időablakban lévő intenzitásából az összes pontban alkotott kép. Fizikailag nincsenek egy síkban!

15

A-SCAN (HULLÁM) – C-SCAN (KÉP)

16

FÓKUSZÁLÁS

Amplitude = 42% Time =10.5 us Amplitude = 82% Time = 14.5 us Amplitude = 55% Time = 18.5 us

Forrás: Sonix

XRF – RÖNTGENFLUORESZCENS SPEKTROSZKÓPIA

• pontos összetétel meghatározás

• RoHS megfelelőségi mérések

17

PÁSZTÁZÓ ELEKTRONMIKROSZKÓPIA

FEI Inspect S50, Bruker Quantax

18

19

DETEKTOR TÍPUSOK – BSE A+B

A+B

Compo üzemmód

rendszám-kontraszt

20

DETEKTOR TÍPUSOK – BSE A

21

DETEKTOR TÍPUSOK – BSE B

22

DETEKTOR TÍPUSOK – BSE A-B

A-B

Topo üzemmód

topográfiai információ

23

DETEKTOR TÍPUSOK - SE

24

BSE vs. SE

NEM NEDVESÍTETT KIVEZETÉS

25

NEDVESÍTÉSI PROBLÉMA OKA:KÉN TARTALMÚ SZENNYEZŐDÉS

S – kén szennyeződés, ami csak a nem nedvesített kivezetésen található meg

Al – valójában Br, ami flux maradványban található. Ha <5% a koncentrációjuk, akkor csúcsaik nem különböztethetők meg. 26

NEM NEDVESÍTETT KIVEZETÉS – X-SEC

27

NEM NEDVESÍTETT KIVEZETÉS – X-SEC

28

TÖRETFELÜLET ANYAGVIZSGÁLATA

29

TÖRÉS UTÁNI X-SEC

• melyik rétegben tört el?

30

WHISKER – TISZTA ÓN BEVONAT

http://www.ami.ac.uk/courses/topics/0153_whsk/images/Lau%2004.gif