軍用電子元器件破壞性物理分析檢測方法研究

陜西省電子技術(shù)研究所 尚 恒 楊 恒

軍用電子元器件作為軍用設(shè)備的重要組成原件，在投入現(xiàn)實使用過程中必然會由于各種外部環(huán)境因素導(dǎo)致其發(fā)生磨損、破壞。一旦軍用電子元器件破壞性指標達到一定程度時，必然會影響軍用設(shè)備的正常運行。因此，軍用電子元器件破壞性物理分析是保障軍用電子元器件質(zhì)量的關(guān)鍵途徑。軍用電子元器件破壞性物理分析主要是通過解剖軍用電子元器件，從物理角度出發(fā)分析其內(nèi)部細節(jié)的破壞性特征，進而評定軍用電子元器件當前質(zhì)量。隨著軍用電子元器的不斷更新發(fā)展，針對其破壞性物理分析也有了更深層次的含義。以往針對此方面的研究內(nèi)容主要是通過檢測軍用電子元器件內(nèi)部結(jié)構(gòu)狀態(tài)，進而判斷其內(nèi)部材料的耐用性、設(shè)計工藝的合理性以及零件組成的科學(xué)性。由于檢測研究的不斷深入，通過軍用電子元器件破壞性物理分析已經(jīng)能夠為軍用電子元器件的優(yōu)化設(shè)計提供理論基礎(chǔ)。由此可見，針對對軍用電子元器件破壞性物理分析檢測方法研究是具有現(xiàn)實意義的。

1 軍用電子元器件破壞性物理分析檢測方法

本文設(shè)計的軍用電子元器件破壞性物理分析檢測方法流程圖，如圖1所示。

圖1 軍用電子元器件破壞性物理分析檢測方法流程圖

結(jié)合圖1所示，本文將上述六步流程匯總，分為激光開封、內(nèi)部目檢，并通過鍵合拉力測試的方式，實現(xiàn)軍用電子元器件破壞性物理分析檢測。針對上述內(nèi)容的具體研究，如下文所述。

1.1 軍用電子元器件激光開封

在軍用電子元器件破壞性物理分析檢測前，必須采用激光器對軍用電子元器件進行開封處理，其目的在于刻蝕掉環(huán)氧樹脂模塑料。其主要流程為：首先，通過X射線檢測軍用電子元器件，在X射線檢測照片中明確軍用電子元器件中的芯片位置、大小以及相關(guān)參數(shù)信息，根據(jù)具體數(shù)據(jù)，預(yù)先確定軍用電子元器件激光開封范圍。然后，采用大功率的激光器對軍用電子元器件發(fā)射激光能量，實現(xiàn)粗開封。此時，本文設(shè)定激光器的工作參數(shù)包括：設(shè)定偏距為40μm；頻率5kHz；功率80%，以每200 mm/s的速度掃描軍用電子元器件，直至出現(xiàn)鍵合絲顯漏的現(xiàn)象，停止掃描。在完成軍用電子元器件粗開封的基礎(chǔ)上，為保證其破壞性物理分析的精度，需要防止激光開封對鍵合絲的影響，采用小功率的激光器對軍用電子元器件發(fā)射激光能量，實現(xiàn)精細開封。此時，本文設(shè)定激光器的工作參數(shù)中將功率設(shè)定為40%，其余參數(shù)不變，在保證塑封料表面離芯片表面距離小于0.5 mm，停止掃描。最后，針對開封后的軍用電子元器件進行熱處理，以120℃的恒溫加熱，并滴加硝酸和硫酸混合液，將軍用電子元器件內(nèi)部芯片完全暴露出來，并對芯片表面進行清潔、吹干處理。

1.2 軍用電子元器件破壞性內(nèi)部目檢

在完成軍用電子元器件激光開封后，采用內(nèi)部目檢的方式，以鍵合拉力為核心指標，分析軍用電子元器件破壞性物理。本次內(nèi)部目檢借助100倍的光學(xué)顯微鏡實現(xiàn)，在放大的情況下檢查芯片的損傷情況。軍用電子元器件破壞性內(nèi)部目檢示意圖，如圖2所示。

圖2 軍用電子元器件破壞性內(nèi)部目檢示意圖

結(jié)合圖2所示，在每張圖片中隨機選取3根鍵合引線作為檢測目標，保留數(shù)據(jù)。在沒有異常的情況下，正常記錄；一旦發(fā)現(xiàn)異常，需要放大異常點信息，得到軍用電子元器件破壞性內(nèi)部目檢結(jié)果。

1.3 實現(xiàn)軍用電子元器件破壞性物理分析檢測

以上述得到的軍用電子元器件破壞性內(nèi)部目檢結(jié)果為依據(jù)，進行鍵合拉力測試，分析其破壞性物理斷裂模式。在此過程中，需要明確不同材料軍用電子元器件的物理特性，本文以常見的金、銀、銅以及鋁為例，對比不同材料軍用電子元器件的物理特性，如表1所示。

結(jié)合表1所示，可以發(fā)現(xiàn)不同材料軍用電子元器件的物理特性也必然有所不同。為此，在實際分析其破壞性物理時，必須結(jié)合軍用電子元器件的材料物理特性，進而實現(xiàn)軍用電子元器件破壞性物理分析檢測。

表1 不同材料軍用電子元器件的物理特性

2 實驗

2.1 前期準備

設(shè)計實驗：本次實驗對象為某軍用電子元器件，將本文設(shè)計的檢測方法應(yīng)用在其中。為證明本文設(shè)計的檢測方法的精準性，首先使用本文設(shè)計方法分析檢測軍用電子元器件破壞性物理，通過matalb軟件記錄檢測結(jié)果，設(shè)置為實驗組；再使用傳統(tǒng)方法分析檢測軍用電子元器件破壞性物理，同樣通過matalb軟件記錄檢測結(jié)果，設(shè)置為對照組。由此可見，本文實驗對比指標為兩種檢測方法下測得的檢測結(jié)果與實際檢測結(jié)果之間的誤差，測得的檢測結(jié)果與實際檢測結(jié)果之間的誤差越小，證明該檢測方法針對軍用電子元器件破壞性物理分析檢測精度越高。本次實驗共設(shè)置檢測批次為10次，記錄實驗結(jié)果。

2.2 實驗結(jié)果與分析

具體實驗結(jié)果，如表2所示。

表2 檢測結(jié)果對比表

由表2中實驗結(jié)果可以看出，本文設(shè)計的檢測方法檢測結(jié)果與實際檢測結(jié)果相比完全一致，且不存在任何誤差。而對照組在10次檢測過程中，共出現(xiàn)6次檢測結(jié)果與實際檢測結(jié)果不符的情況，證明存在檢測誤差。由此可見，本文設(shè)計的檢測方法檢測誤差明顯小于對照組，針對軍用電子元器件破壞性物理分析檢測精度更高。因此，通過實驗證明，本文設(shè)計的檢測方法在現(xiàn)實應(yīng)用中具有的適用性。

結(jié)論：本文設(shè)計的軍用電子元器件破壞性物理分析檢測方法可以更為精確的定位故障點，提高檢測效率，提升檢測品質(zhì)，具備實用價值。對元器件的分析檢驗是發(fā)現(xiàn)問題、指導(dǎo)改進、提升產(chǎn)品根本質(zhì)量的有效方法。立足于本職工作，在本文研究成果基礎(chǔ)上，仍將繼續(xù)研究，探索更為科學(xué)、合理、有效的分析檢測方法。