ANYAGTUDOMÁNYI VIZSGÁLATI MÓDSZEREK AZ ELEKTRONIKAI HIBAANALITIKÁBAN BALOGH BÁLINT, HARSÁNYI GÁBOR, GORDON PÉTER, KOVÁCS RÓBERT, HARKAI ENDRE, NAGYNÉMEDI CSABA, RIGLER DÁNIEL 1

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 használat 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

GEOMETRIAI NAGYÍTÁS Röntgen forrás detektor minta Forrás: Dage F=D(B/A) félárnyék N=K/T=1+B/A nagyítás R=D(B/(A+B)) felbontás A:fókusz-tárgy táv, B: tárgy-detektor táv, D:fókusz átmérő, K:kép méret, T:tárgyméret Forrás: Dage

FELBONTÓKÉPESSÉG - FÓKUSZMÉRET Forrás: Phoenix X-ray 8

KÉPALKOTÁS A MINTÁRA NEM MERŐLEGES RÖNTGENSUGÁRRAL Detektor döntése Minta döntése detektor minta röntgencső Forrás: Dage 9

BGA FORRASZTÁSOK VIZSGÁLATA A hibák többsége csak a detektor különböző szögű döntésével mutatható ki. rövidzár szakadás 10

DEFORMÁLÓDOTT BGA GOLYÓK

SAM - PÁSZTÁZÓ AKUSZTIKUS MIKROSZKÓPIA Röntgennel láthatatlan hibák: rétegelválások (delamináció), törések, zárványok műanyagokban roncsolásmentes kimutatása. SAM kép fentről – delamináció SO IC röntgenképe 12

PÁSZTÁZÓ AKUSZTIKUS MIKROSZKÓPOS VIZSGÁLAT ELVE impedancia sűrűség terjedési sebesség vevő adó/vevő közeg: ioncserélt víz közeg határokról visszavert hullámok áthaladó hullám vizsgált minta Z1 Z2 Közeghatárokon visszaverődés: vizsgálhatóság feltétele – az akusztikus impedanciák különbözzenek reflexiós tényező

KÉPALKOTÁSI MÓDOK A-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!

A-SCAN (HULLÁM) – C-SCAN (KÉP)

FÓKUSZÁLÁS Forrás: Sonix Amplitude = 42% Time =10.5 us

XRF – RÖNTGENFLUORESZCENS SPEKTROSZKÓPIA pontos összetétel meghatározás RoHS megfelelőségi mérések 17

PÁSZTÁZÓ ELEKTRONMIKROSZKÓPIA FEI Inspect S50, Bruker Quantax 18

DETEKTOR TÍPUSOK – BSE A+B Compo üzemmód rendszám-kontraszt

DETEKTOR TÍPUSOK – BSE A

DETEKTOR TÍPUSOK – BSE B

DETEKTOR TÍPUSOK – BSE A-B Topo üzemmód topográfiai információ

DETEKTOR TÍPUSOK - SE

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