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文檔簡介
ICS31.180
L30
團體標準
T/CSTMxxxx-202x
導(dǎo)電陽極絲(CAF)熱成像輔助定位失效分
析方法
Thermalimaging-assistedpositioningfailureanalysismethodforConductive
AnodicFilament(CAF)
(征求意見稿,20220825)
202X-XX-XX發(fā)布
202X-XX-XX實施
中關(guān)村材料試驗技術(shù)聯(lián)盟發(fā)布
T/CSTMXXX-2022
前言
本文件按照GB/T1.1—2020《標準化工作導(dǎo)則第1部分:標準化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》,GB/T20001.4—2015
《標準編寫規(guī)則第4部分:試驗方法標準》給出的規(guī)則起草。
請注意本文件的某些內(nèi)容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機構(gòu)不承擔識別專利的責任。
本文件由中國材料與試驗團體標準委員會電子材料領(lǐng)域委員會(CSTM/FC51)提出。
本文件由中國材料與試驗團體標準委員會電子材料領(lǐng)域委員會(CSTM/FC51)歸口。
本文件為首次發(fā)布。
II
T/CSTMXXX-2022
導(dǎo)電陽極絲(CAF)熱成像輔助定位失效分析方法
1范圍
本文件規(guī)定了使用熱成像顯微鏡對CAF試驗失效樣品的分析原理、儀器與設(shè)備、樣品制備、分析
步驟、分析結(jié)果和試驗報告等內(nèi)容。
本文件適用于CAF試驗后絕緣阻值低于108Ω的印制板裸板樣品。
2規(guī)范性引用文件
下列文件對于本文件的應(yīng)用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,僅所注日期的版本適用于本文
件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改單)適用于本文件。
GB/T2036印制電路術(shù)語
GB/T4677印制板測試方法試驗15b:顯微剖切
3術(shù)語和定義
GB/T2036界定的以及下列術(shù)語和定義適用于本文件。
3.1
導(dǎo)電陽極絲conductiveanodicfilament,簡稱CAF
金屬離子在電場的作用下,沿玻纖/樹脂間隙移動,析出金屬和化合物,形成漏電通道的現(xiàn)象,漏
電通道可能出現(xiàn)在孔到孔、孔到銅及銅到銅之間,如下圖所示。
孔到孔孔到銅銅到銅
圖1導(dǎo)電陽極絲示意圖
1
T/CSTMXXX-2022
3.2
紅外熱點分析圖infraredhotspotanalysisdiagram
將紅外熱點圖疊加到樣品表面的外觀圖像,可從圖像上觀測到發(fā)熱點位于樣品表面的具體位置。
4原理
CAF失效造成的短路,通電時會因為發(fā)熱產(chǎn)生微弱紅外能量發(fā)射,高靈敏度的紅外探測器能夠捕
捉熱源產(chǎn)生的位置,精確定位故障。紅外系統(tǒng)結(jié)合鎖相技術(shù)硬件和軟件特殊算法,通過給樣品連接脈沖
電源,提供周期性的熱激勵源,若樣品存在缺陷,熱波會被缺陷反射回表面,樣品表面溫度分布將發(fā)生
周期性變化,結(jié)合算法可以檢測到短路缺陷。
5試驗條件
除另有規(guī)定外,試驗應(yīng)在以下條件下進行:
環(huán)境溫度:(15-25)℃;
相對濕度:≤65%;
大氣壓力:標準大氣壓101KPa。
6儀器設(shè)備
6.1熱成像顯微鏡,具體要求如下:
a)包含兩個探針座的探針臺,加熱臺溫度可達50℃;
b)直流電源,可獨立調(diào)整電流和電壓,測試電壓最小值為0.1v,限流最小值為1μA;
c)探測器,靈敏度至少達到25mK@25℃;
d)分析軟件具有鎖相熱成像(Lock-in)功能。
6.2烙鐵,可加熱至450℃。
6.3能譜儀(EnergyDispersiveSpectrometer,EDS)。
7試劑和材料
a)牌號為Sn63/Pb37的焊錫絲;
b)帶有絕緣層的銅導(dǎo)線;
c)導(dǎo)熱雙面膠。
8樣品
2
T/CSTMXXX-2022
CAF試驗后絕緣阻值低于108Ω的失效樣品,滿足焊接條件的樣品在測試點處焊接導(dǎo)線。
9試驗步驟
9.1檢查失效網(wǎng)絡(luò):
根據(jù)絕緣阻值確定具體的失效網(wǎng)絡(luò),并對失效網(wǎng)絡(luò)表面進行檢查,查看是否有枝晶、離子遷移或異
物等異?,F(xiàn)象。
9.2熱成像分析(無損定位失效點)
9.2.1連接電源
使用導(dǎo)熱雙面膠將失效樣品固定在設(shè)備樣品臺上,用探針或引線的方式,將失效樣品與電源正負極
相連。
9.2.2選擇鏡頭
根據(jù)樣品尺寸大小選擇合適視野范圍的紅外鏡頭,一般先觀測失效鏈路全貌,找到熱點后,更換鏡
頭對失效點局部放大拍照。
9.2.3調(diào)節(jié)鏡頭
通過升降鏡頭的高度聚焦使樣品表面圖像清晰,如因樣品表面光滑等因素導(dǎo)致無法聚焦到清晰圖像,
可使用加熱臺對樣品進行適當升溫,例如升溫至28℃~50℃,以增加樣品表面發(fā)射率從而得到清晰圖像。
9.2.4設(shè)置測試電壓和限流
測試電壓和限流初始值應(yīng)設(shè)置較低數(shù)值,防止導(dǎo)電陽極絲被高電流破壞,建議初始測試電壓設(shè)置為
0.1V、初始限流設(shè)置為1μA。
9.2.5調(diào)節(jié)測試參數(shù)
打開電源輸出開關(guān),觀察電流、功率及阻值,實際電流等于限流時,需適當增大限流的設(shè)置值,當
功率大于100μw且阻值穩(wěn)定時可以使用該參數(shù)進行測試,功率和阻值未達到測試要求時逐漸增大測試
電壓直至滿足測試要求,測試電壓≤5v建議步進1v,測試電壓≥5v建議步進5v。一般情況,電阻越大,
設(shè)置的測試電壓越大,設(shè)置電壓建議不超過CAF試驗的測試電壓。
9.2.6設(shè)置電源方波周期
依據(jù)樣品厚度及預(yù)計失效位置深度設(shè)置電源方波周期,樣品越薄或失效位置離樣品表面越淺,周期
設(shè)置值越小,例如厚度<1.6mm的樣品可將周期設(shè)置為1Hz或2s,對于厚樣品和失效位置較深,則需
增大方波周期設(shè)置值。
9.2.7開始測試
開始測試后電源周期性輸出方波型電壓加載至樣品,待紅外傳感器收集到樣品表面熱發(fā)射數(shù)據(jù)圖像
后,觀察樣品表面發(fā)熱變化,當熱量存在聚集和擴散過程的區(qū)域即失效位置,如圖2所示,2a到2b呈
現(xiàn)的是電源打開時熱量聚集的過程,2c到2e呈現(xiàn)的是電源關(guān)閉時熱量擴散的過程。發(fā)熱點分散或無發(fā)
3
T/CSTMXXX-2022
熱點時,需重新設(shè)置電壓、限流和方波周期等參數(shù)設(shè)置,當測試電壓達到CAF試驗施加的電壓時,約
30S未出現(xiàn)發(fā)熱點的差異,判定樣品在此條件下無CAF失效點:
abcde
圖2熱量聚集和擴散過程
9.2.8輸出紅外熱點分析圖
輸出紅外熱點分析圖,如圖3所示。
圖3熱點疊加樣品外觀圖
9.3切片分析
使用熱成像顯微鏡找到失效點后,進行切片研磨,研磨方向如圖4所示,必要時可使用EDS對
CAF細絲的橫截面進行元素分析,輔助判斷失效原因。
水平研磨方向
L1
CAF
+-
L
垂直研磨方
向
圖4研磨方向示意圖
9.3.1水平研磨分析
通過熱成像顯微鏡確認失效點后,參考GB/T4677印制板測試方法試驗15b:顯微剖切進行顯微切
片的制備,以找到具體的CAF并判定失效原因。首先進行水平逐層研磨,結(jié)合板件的疊層結(jié)構(gòu)判定適合
4
T/CSTMXXX-2022
的觀察點,并逐層觀察。
9.3.2垂直研磨分析
水平研磨分析找到CAF的層次位置后,可以開始垂直的研磨分析,垂直研磨方向有兩種,如圖5
所示,具體按照如下a)~c)進行:
a)平行CAF細絲方向研磨:一般情況下,建議先平行于CAF細絲生長方向研磨,如圖5所示;
方向
研磨
研磨位
C
AF
圖5平行CAF細絲方向研磨示意圖和結(jié)果圖
b)垂直CAF細絲方向研磨:平行CAF細絲方向研磨后,可沿著垂直CAF細絲的方向研磨,如圖6
所示;
圖6垂直CAF細絲方向研磨示意圖和結(jié)果圖
c)當CAF呈細小的絲狀時,平行細絲方向研磨時容易損壞細絲,可跳過a)步驟,直接進行垂直CAF
細絲方向研磨,得到CAF絲的橫截面。
10試驗報告
試驗報告一般應(yīng)當包括但不限于下列a)~c)項內(nèi)容:
a)樣品信息;
b)分析結(jié)果:包含但不限于紅外熱點分析圖和切片分析圖;
c)試驗人員和試驗日期。
5
T/CSTMXXX-2022
6
T/CSTMXXX-2022
附錄A
起草單位和主要起草人
本文件起草單位:深南電路股份有限公司、工業(yè)和信息化部電子第五研究所、無錫深南有限公司、
南通深南有限公司、深圳市美信檢測技術(shù)股份有限公司、廣合科技(廣州)有限公司。
本文件主要起草人:戴炯、陳利、張凱、何驍、葉曉菁、陳宗喜、朱李峰、王碩、孫朝寧、沈江華、
張偉、黎欽源。
6
T/CSTMXXX-2022
目次
前言............................................................................II
1范圍...........................................................................1
2規(guī)范性引用文件.................................................................1
3術(shù)語和定義.....................................................................1
4原理...........................................................................2
5試驗條件.......................................................................2
6儀器設(shè)備.......................................................................2
7試劑和材料.....................................................................2
8樣品...........................................................................2
9試驗步驟.......................................................................3
9.1檢查失效網(wǎng)絡(luò):...........................................................3
9.2熱成像分析(無損定位失效點).............................................3
9.3切片分析.................................................................4
10試驗報告......................................................................5
I
T/CSTMXXX-2022
導(dǎo)電陽極絲(CAF)熱成像輔助定位失效分析方法
1范圍
本文件規(guī)定了使用熱成像顯微鏡對CAF試驗失效樣品的分析原理、儀器與設(shè)備、樣品制備、分析
步驟、分析結(jié)果和試驗報告等內(nèi)容。
本文件適用于CAF試驗后絕緣阻值低于108Ω的印制板裸板樣品。
2規(guī)范性引用文件
下列文件對于本文件的應(yīng)用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,僅所注日期的版本適用于本文
件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改單)適用于本文件。
GB/T2036印制電路術(shù)語
GB/T4677印制板測試方法試驗15b:顯微剖切
3術(shù)語和定義
GB/T2036界定的以及下列術(shù)語和定義適用于本文件。
3.1
導(dǎo)電陽極絲conductiveanodicfilament,簡稱CAF
金屬離子在電場的作用下,沿玻纖/樹脂間隙移動,析出金屬和化合物,形成漏電通道的現(xiàn)象,漏
電通道可能出現(xiàn)在孔到孔、孔到銅及銅到銅之間,如下圖所示。
孔到孔孔到銅銅到銅
圖
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