电子元器件物料控制技术

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元器件的可靠性:
行业惯行的控制方法
元器件物料的控制首当其冲是管理控制,
即对选型采购活动的控制和对元器件供 应商的控制
采购环节、采购人员的政策约束 供应商能力评价 元器件优选目录的建立 采购文件资料的审查 元器件供应商检验验证文件审查
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7/26/2011
主流物料管控模式的不足
这些物料管控工作是当下及今后一种很好的质量管 理模式,对来料元器件质量保证起了很好的作用
人物:美国参议院军事委员会主席卡尔 ·莱文 时间: 2011 年6 月14 日 场合:新闻发布会 事件描述: • 美空军购买的假冒伪劣微处理器被用在了 F-15 战斗机的飞行操控电
脑 • 假冒伪劣微电路被发现用在了导弹防御局的硬件系统中 • 美国商务部的2010 年报告称,在五角大楼所有零件供应链中,几乎
翻新和劣质IC数量大、涉及面广
某所的单次委托
委托
翻新
批数 批次数 比例
2011年 29
10
34%
某院的委托
C-SAM不合格
批次数 比例
6
21%
2010年末 2011年
委托
翻新
批数 批次数 比例
40
10
25%
520 21
4%
C-SAM不合格
批次数 9 83
比例 22% 16%
翻新器件过往的损伤
电源线上大电流
塑封器件的后段工艺
后段工艺
电镀退火
切筋/成型
注塑
去溢料/电镀
第四道光检
激光打字
高温固化
注: SOP/QFP等封装形式
塑封器件翻新鉴别技术
06
原来激光标识 未被完全磨去
6 MT
被研磨迹象鉴别
—通过原激光标识残存的鉴别 -7
塑封器件翻新鉴别技术
被研磨的鉴别
—通过边缘被磨成棱角的鉴别
表面打磨
表面打磨
表面没有打磨
假冒翻新
假冒翻新器件术语叫做伪劣器件,何为伪劣器件? 美国汽车工程师协会(SAE)2009年4月发布的航空航天 标准AS5553《避免使用伪劣电子元器件,检测、降低伪 劣电子元器件的影响和处理方案》中列举的伪劣元器件类 型(未展示完全):
将已使用过的、返修过的、回收电子元器件充当新产品 与合格电子元器件相比,内部结构不正确(如芯片、制造
3)新的元器件结构设计是否符合使用可靠性理论的 要求。
贴片电阻物料分析案例
某整机在客户端短短几月内大量故障,经分析确认,均 为一贴片电阻出现阻值增大且不稳定的现象导致。
问题电阻
良品电阻 外观完全一样
焊接和外围线路未见异常
片式电阻结构
片式陶瓷电阻: 在氧化铝大瓷基片上丝网印刷电极浆料、氧化钌(RuO2) 系列电阻浆料,经过高温烧结和激光调阻,再涂覆和烧结绝 缘浆料。经历一次切条后,在条两侧面浸涂和烧结电极,经 第二次切割分成单片,再通过电极电镀,形成电阻器件。
贴片电阻物料分析案例
面电极
面电极
互连断开
Sn
Ni
良品电阻切片形貌
Ag
Ni Sn
问题电阻切片形貌
贴片电阻物料分析案例
面电极靠近端子
面电极
无面电极
Ag导电胶
问题产品的工艺特点
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贴片电阻物料分析案例
未发生异常
互连异常
SEM观察下Ag导电胶与面电极的互连形貌
7/26/2011
IGBT物料评价案例
IGBT模块在整机外场使用中失效,该模 块批次多
6)国产化风潮到来,国产元器件工艺技术水平如何稳步提 升。国产化元器件的使用可靠性风险评估工作如何开展?
元器件物料控制的主要技术途径
综合考虑元器件性 能功能,整机工艺 的适用度,使用中 的器件可靠性风 险,以及最为关键 和重要的、决定元 器件固有可靠性的 工艺、结构状况, 开展全面的元器件 物料控制工作
技术特点: 不同元器件运作原理和结构设计千差 万别,使用的材料和工艺制成也存在很大差异, 决定了不同的元器件具有不同的可靠性敏感要素 。 ——对不同类器件有不同的测试评价手段 ——同时,同种器件因为应用需求的差异,其敏 感因素的侧重点也有所区别。
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结构质量评价
结构质量评价
“金玉其外,败絮其中”的名句 内在的、本质的才是决定其好坏的关键。对于电子
IGBT模块内部结构的X射线探测
IGBT模块内部各材料界面声学扫描分析
IGBT模块内部互连结构的切片分析
IGBT内部芯片及互连结构的检查
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IGBT物料问题的发现及评价
通过综合评估发 现该模块的工艺变化 及薄弱环节,变更为 外引线框架处额外多 加了一个自举二极 管,互连的失效发生 在此处,究其原因, 焊接时由引脚传递的 瞬间高温与封装本体 的常温产生极强热冲 击,导致封装界面破 坏,二极管粘接界面 损伤
商、引线键合等) 与合格电子元器件相比,具有不同封装类型或引线涂覆 实际未完全按照原始器件制造商的产品进行完整生产和测
试流程,但标称已经完全按照生产和测试流程执行的电子 元器件 修改标签或标记,在产品的外形、安装、功能和等级等方 面做假
假冒翻新器件在国外的影响
路透社报道(2011年 6 月15 日):
结构质量 分析
关键参数 评价
工艺适应 性评价
基于可靠 性分析的
评价
关键参数测试
关键参数测试:
技术特点:参数是元器件性能的最直观表现,从 使用角度,参数也是产品对元器件提出的设计要 求的量化体现。 • 测最能体现元器件性能指标的参数(与设计需求 相关) • 测最能反应出元器件工艺质量好坏的参数(与元 器件本征质量相关) • 测与元器件寿命可靠性影响度最高的参数(与元 器件长期可靠性相关)
塑封器件翻新鉴别技术
被研磨的鉴别
—通过化学去漆对研磨的鉴别
石英砂填充料被研磨
上图:化学液浸泡,涂漆层脱落
左图: 漆膜脱落,显露注塑面研磨形貌
塑封器件翻新鉴别技术
表面被上漆的鉴别 —通过上漆在其他部位残留的鉴别
打磨
表面上漆的波及
表面上漆-反光厉害
BGA器件
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塑封器件翻新鉴别技术
•表面被上漆的鉴别
翻新方法:
翻新要掩盖IC原来的标识和使用特征。 原来的IC已经有标识,翻新时必须掩盖原来的标识,IC标 识主要采用激光烧蚀,要去掉具有一定深度的激光标识, 就只能对IC表面进行研磨;研磨的表面极其容易被发现, 因此,研磨后必须上漆。另外,翻新IC主要来源于拆机, 拆卸下来的IC引脚的焊锡必须经过处理。
如何控制翻新流入军工市场
市场上的原因
采购控制上的原因
9 停产、断货 9 哄抬价格与商业囤积 9 充足的翻新“货源”
小批量采购 供货周期长与订货计划的矛盾 对翻新的鉴别能力和监控力度
9 翻新的高额利润
控制方法及策略:
•供应商认可并登记在册 •集中采购 •替代研究 •翻新(伪劣)信息库并共享 • 真伪鉴别技术
—通过塑料自然断口处被上漆的鉴别

破损面可见涂料
正面
下 侧面
下面
塑封器件翻新鉴别技术
内部结构的鉴别
—通过X-RAY的鉴别
塑封器件翻新鉴别技术
内部结构的鉴别
—内部目检的鉴别
同公司,同型号,不同批次 芯片制造公司不同
塑封器件翻新鉴别技术
内部结构的鉴别
—内部目检的鉴别
同公司、同 型号、同批 次却芯片不 同厂家、不 同问版题图样品内芯片全貌
IGBT器件工艺改进措施
芯片摆放位置调整
BSD Lead Frame
引线框架加孔,利用塑封灌装形 成的栓钉加强界面结合力
假冒翻新器件及其鉴别技术
使用假冒元器件的危害!
设备或装备早期失效! 设备故障频频!!高维修成本!! 火灾或重大事故!!! 军事风险!!!! 政治风险!!!!!
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7/26/2011
谢 谢!
中国赛宝实验室 (工业和信息化部电子第五研究所)
地址:广州市天河区东莞庄路110号 http://www.rac.ceprei.com 电话:020-87236033 Email:Xiej@ceprei.com
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但是,这种物料控制具有模式天生的缺陷:
• 未真正触及元器件自身的可靠性特点。 • 元器件因结构引起的使用可靠性风险无法评估 • 元器件工艺质量实情的考察缺失或不全面
历史上,元器件 工艺质量评价技 术的发展和提升
元器件物料控制面临的挑战
1)来料检测测试。能检测出多少可靠性问题,有多少门类 的元器件完全无从测起。
工艺适应性评价
工艺适应性评价
技术特点:元器件到整机,必须经历焊接过程, 将元器件组装焊接到电子线路板,器件才能真正 融入线路,成为支持整机功能实现的一部分。这 就要求元器件具备承受组装及焊接过程强应力的 素质。 • 可焊性测试 • 耐焊接热测试 • 引出端强度 • 潮湿敏感度
基于可靠性分析的评价
基于可靠性分析的评价
元器件来说,这个内在的,便是它的结构设计、 材料选用,以及这些设计和要求的生产控制及工 艺实现情况。
工艺评价结构对元器件制造方的意义
对于元器件制造方来说,也有着极为关键的作用和 意义。
1)监控元器件质量水平,及时的了解当前生产线上 产品的工艺水平。
2)发现潜在的工艺缺陷和工艺失效常发部位 ,以 便调整工艺参数或改进工艺水平。
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互连开路的失效机理
机理: 塑封材料,基板陶瓷, 芯片材料等的热膨胀系 数不同,在温度变化 时,产生界面剪切力等 有害应力。 能够引起界面分层,材 料裂纹等问题。
照明LED领域
IGBT物料评价方案
未用器件考察
耐焊接热试验
板上器件考察
低温高频制热
端口特性 声学扫描探测 剖面制样镜检
1)器件批次质 量状况优劣 2)器件使用可 靠性风险高低
未用器件
失效器件
失效器件
未用IC开封观察却可见电源曾经大 电流,这是拆机件在以前的 使用过程曾经闩锁的结果。
同批整机调试过程发现的失效 IC开封观察失效样品也是电源 曾经大电流,闩锁的结果。
翻新过程对器件的损伤
封装损伤 芯片损伤
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塑封集成电路翻新过程
9翻新目的:
为了取得一致的标识: 相同的制造商 相同的型号标识 相同的批次标识
针对电子元器件,特指未上到板上的还处于“物料”阶 段的电子元器件,如何做一些有效的工作,降低或避 免因元器件的质量问题影响整机的可靠性水平?
主要内容
电子元器件物料质量控制及案例 假冒翻新器件及其鉴别技术
电子元器件物料质量控制及案例
电子元器件的可靠性
电子元器件做为电子产品、武器装备的最基本 组成单元,对产品整机的可靠性至关重ຫໍສະໝຸດ Baidu。
40%存在假冒伪劣零件问题,而且情况越来越糟 原因分析:存货清单管理、购买程序等方面都存在薄弱环节,质量监控
体系有漏洞 措施:要求得到中方的批准来深圳调查问题根源
假冒翻新器件在国内的泛滥经历
自90年代起,中国就开始大 量进口欧美国家的电子垃圾,媒 体的报道往往把关注点放在了这 些垃圾中有毒有害物质对环境的 污染方面。潜藏在背后的“毒瘤” 其实就是拆卸元器件再次使用, 并且很快从早期维护维修领域对 于拆机件的使用,很快扩展成拆 机件经外观处理后以“新器件”的 形式流入电子制造行业,即翻新 器件。并且这些年随着半导体行 业的迅猛崛起和全球经济环境时 时波澜起伏这两个背景,在元器 件供、求矛盾中,给器件翻新行 当孳生泛滥的机会。
7/26/2011
电子元器件物料质量控制技术
解江
中国赛宝实验室 可靠性研究分析中心
2011年7月22日 成都
前言
产品整机可靠性保障:
工作纲领 试验标准 流程要求
整机 研发 设计
器件 试样 定型 生产 选型 试验
可靠性 保障
量产 电子 组装
整机 验证 评价
整机 老化 筛选 试验
整机 外场 使用
整机 维护 维修
2)产品型号设计变更,面临元器件新旧更替,定型问题时 ,该如何抉择。
3)技术提升日新月异,元器件供应商自身技术提升,元器 件更新换代,如何评价新元器件的质量及使用风险?
4)元器件生产供应问题,无货可买,元器件被恶意囤积炒 作。型号更替元器件如何评估,保证质量。
5)假冒翻新元器件,渗透进元器件供应链中,现有控制手 段如何防止?
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