ANYAGTUDOMÁNYI VIZSGÁLATI MÓDSZEREK AZ ELEKTRONIKAI HIBAANALITIKÁBAN

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

2. TARTALOM • Elektronikai gyártmányok hibaanalitikája • A legfontosabb alkalmazott analízis módszerek, eszközök • Esettanulmányok 2

3. 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

4. HIBÁK CSOPORTOSÍTÁSA • Gyakori hibajelenségek • whisker képződés • sírkő • forrasz felkúszás (wicking) • hídképződés • zárványosodás • nyitott kötés • forraszgolyó • elektrokémiai migráció • intermetallikus kiválások • gyártási folyamat során • forrasztás előtt • forrasztás közben • forrasztás után • használat során 4

5. 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

6. RÖNTGENES SZERKEZETVIZSGÁLAT • rejtett kötések hibái • zárványok • forrasztott kötések pontos geometriája 6

7. GEOMETRIAI NAGYÍTÁS Röntgenforrás detektor minta Forrás: Dage

8. FELBONTÓKÉPESSÉG - FÓKUSZMÉRET Forrás: Phoenix X-ray 8

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

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

11. DEFORMÁLÓDOTT BGA GOLYÓK

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

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

14. 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!

15. A-SCAN (HULLÁM) – C-SCAN (KÉP)

16. FÓKUSZÁLÁS Amplitude = 82% Time = 14.5 us Amplitude = 42% Time =10.5 us Amplitude = 55% Time = 18.5 us Forrás: Sonix

17. XRF – RÖNTGENFLUORESZCENS SPEKTROSZKÓPIA • pontos összetétel meghatározás • RoHS megfelelőségi mérések 17

18. 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

25. NEM NEDVESÍTETT KIVEZETÉS 25

26. 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

27. NEM NEDVESÍTETT KIVEZETÉS – X-SEC 27

28. NEM NEDVESÍTETT KIVEZETÉS – X-SEC 28

29. TÖRETFELÜLET ANYAGVIZSGÁLATA 29

30. TÖRÉS UTÁNI X-SEC • melyik rétegben tört el? 30

31. WHISKER – TISZTA ÓN BEVONAT http://www.ami.ac.uk/courses/topics/0153_whsk/images/Lau%2004.gif