0603片式電阻器在電表組裝完成后的功能測(cè)試中報(bào)告批次性故障,定位后發(fā)現(xiàn)是此電阻器阻值增大,且不穩(wěn)定的情況。收集到用于失效分析的樣品如下表4-7(良品和失效品不是同一批次)。
表4-7 樣品的具體信息
序號(hào) |
狀態(tài) |
數(shù)量(只) |
編號(hào) |
1 |
未使用良品 |
5 |
G1#~G5# |
2 |
已從板上焊接下來的失效品 |
5 |
F1#~F5# |
3 |
板上失效品 |
5 |
F6#~F10# |
1)外觀觀察
對(duì)樣品進(jìn)行外觀檢查,樣品外觀未觀察到明顯的異常。
2)X-RAY觀察
對(duì)所有樣品進(jìn)行X-RAY觀察,未觀察到面電極有空洞和斷開等明顯的異常,典型的形貌見圖4-30。
3) 電參數(shù)測(cè)試
對(duì)所有樣品電阻值(R)進(jìn)行測(cè)試,測(cè)試結(jié)果見表4-8。
表4-8 樣品電阻值測(cè)試結(jié)果
從表4-8可以看出:良品的電阻值都在合格范圍之內(nèi);已焊接下來的失效品其電阻值都大于合格判據(jù);在板上的樣品F7#、F8#、F10#電阻值大于合格判據(jù),并且F8#前后兩次測(cè)試阻值都相差比較大,而其他兩樣品F6#、F9#的電阻值在合格判據(jù)之內(nèi)。
4)金相切片觀察
對(duì)G1#、F1#、F5#、F7#樣品進(jìn)行金相切片觀察。
良品典型的金相切片形貌見圖4-31,未見到明顯的異常:面電極延伸到陶瓷的端頭,端電極可以見到明顯的Ni層和Sn層。
而F1#、F5#、F7#樣品可以見到:端電極除可以見到Ni層和Sn層外,在面電極這一邊的端電極最里面還有一Ag層,并且F1#、F7#還可以見到端電極內(nèi)部Ag層和面電極之間有斷開,形貌見圖4-32、圖4-33,并且在研磨過程觀察到此斷開位置一直存在;而F5#樣品未觀察到明顯的異常,形貌見圖4-34。
F1#樣品能見到面電極有明顯的偏移,即一邊面電極非??拷鄳?yīng)的端頭,而另外一端面電極遠(yuǎn)離相應(yīng)的端頭,形貌見圖4-35。
5)SEM觀察
對(duì)F5#樣品進(jìn)行SEM觀察。
F5#樣品面電極沒有觀察到異常,形貌見圖4-36;面電極和電阻膜之間的連接沒有觀察到異常,形貌見圖4-37。但是端電極之間的Ag層和面電極連接有明顯的異常:Ag層與面電極連接部位之間為有機(jī)物連接,并沒有見到Ag層之間與面電極相連的形貌,見圖4-38。
同時(shí)把G1#、F1#、F5#過蝕刻后,測(cè)量面電極和端電極之間的連接狀態(tài),發(fā)現(xiàn)G1#、F1#連接良好;而F5#樣品面電極和端電極之間存在連接不穩(wěn)定的狀態(tài),電阻值從幾十歐到幾十千歐變化。
6)綜合分析
樣品的失效模式表現(xiàn)為電阻值增大且不穩(wěn)定,和電阻開路兩種失效模式。
由剖面金相觀測(cè)可知:
良品批次電阻膜的引出結(jié)構(gòu):面電極(Ag)、Ni、Sn;
失效品批次電阻膜的引出結(jié)構(gòu):面電極(Ag)、Ag、Ni、Sn。
失效品的面電極有偏向某端頭的缺陷,其中面電極距離端頭遠(yuǎn)的一端,面電極大部分被保護(hù)層覆蓋,因此面電極與銀層之間僅小面積連接;但開路樣品(5#)不存在面電極偏移的情況,剖面金相觀測(cè)未發(fā)現(xiàn)面電極與銀層存在連接不良的問題。
SEM觀測(cè)可見:
失效批次的樣品與面電極連接的銀層是銀導(dǎo)電膠;
開路樣品(5#)的銀導(dǎo)電膠中的片狀銀顆粒與面電極之間沒有良好接觸。
電分析可見:
研磨制樣的開路樣品(5#)端電極最外層與面電極之間存在電連接不良的現(xiàn)象。而失效批次的其他樣品在剖面金相觀測(cè)中,面電極與銀層沒有觀測(cè)到電連接不良的引出端未見電連接不良的現(xiàn)象。
因此,分析認(rèn)為:
電阻增大的失效樣品是由于面電極偏移,導(dǎo)致面電極大部分被保護(hù)層覆蓋,因此面電極與銀導(dǎo)電膠之間僅小面積連接,在焊接過程中,由于熱應(yīng)力的作用而加劇了面電極與銀導(dǎo)電膠連接不良的缺陷;呈現(xiàn)開路的失效樣品是由于銀導(dǎo)電膠中片狀銀顆粒未能與面電極形成良好電連接。
對(duì)比良品和失效品引出結(jié)構(gòu),可以推測(cè):失效批次由于面電極的偏移,引入了導(dǎo)電膠作為過渡層。
7)結(jié)論
良品批次引出結(jié)構(gòu)為:面電極、鎳、錫;失效批次引出結(jié)構(gòu)為面電極、銀導(dǎo)電膠、鎳、錫;
呈現(xiàn)電阻增大且電阻不穩(wěn)定失效模式的樣品是由于面電極偏移,導(dǎo)致面電極大部分被保護(hù)層覆蓋,引起面電極與導(dǎo)電膠小面積連接而存在電連接不良的缺陷,焊接熱應(yīng)力加劇了電連接不良的缺陷;
表現(xiàn)為開路模式的失效樣品是由于導(dǎo)電膠片狀銀顆粒與面電極之間沒有形成良好電連接引起的。