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时间:2025-05-30
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在当今高度依赖电子设备的时代,器件的可靠性至关重要。从航空航天的精密导航系统,到医疗设备的精准诊断,再到汽车电子的安全保障,每一个环节都不容有失。为了确保器件的高质量和高可靠性,破坏性物理分析(DPA)应运而生,成为电子行业中不可或缺的质量保障手段。
什么是破坏性物理分析(DPA)
破坏性物理分析(DPA),英文全称为 Destructive Physical Analysis,是一种针对电子元器件的严格检测方法。它通过在生产批次中随机抽取一定数量的样品,运用一系列物理试验和解剖分析手段,来验证电子元器件的设计、结构、材料以及制造质量是否契合预定用途或相关规范要求。简单来说,DPA 就像是给器件做一次全面而深入的 “体检”,只不过这个 “体检” 过程会对器件造成一定程度的破坏,但其目的是为了更深入地了解器件内部的真实状况,从而确保其质量和可靠性。
DPA 检测涉及的项目
外部目检
这是 DPA 检测的第一步,检测人员会通过肉眼或借助低倍显微镜,对元器件的外观进行仔细检查。查看元器件的表面是否有划痕、裂纹、变形等明显缺陷,引脚是否有氧化、弯曲、断裂等情况,标识是否清晰完整等。一个看似微小的表面划痕,可能会在后续的使用过程中引发漏电等严重问题,因此外部目检是发现元器件表面缺陷的重要环节。
X 射线检查
X 射线就像一双能够透视的眼睛,能够穿透元器件的外壳,让检测人员观察到内部的结构情况。通过 X 射线检查,可以发现元器件内部是否存在异物、芯片是否有位移、焊点是否有虚焊等问题。在一些复杂的集成电路中,内部焊点的质量难以通过其他方式直接观察,X 射线检查则能够清晰地呈现焊点的形态,确保焊接质量符合要求。
密封试验
对于一些需要密封的元器件,如航空航天领域使用的部分传感器,密封性能直接关系到其在恶劣环境下的工作可靠性。密封试验会采用氦质谱检漏仪等专业设备,检测元器件的密封性能是否良好。如果元器件密封不严,外部的水汽、灰尘等杂质可能会进入内部,腐蚀芯片和电路,导致元器件失效。
物理检查
这一项目主要对元器件的物理性能进行检测,包括元器件的尺寸是否符合标准,材料的硬度、强度等是否满足要求。在一些对尺寸精度要求极高的元器件中,如高精度的微机电系统(MEMS)传感器,尺寸偏差可能会导致传感器的性能严重下降。物理检查能够确保元器件的物理参数符合设计要求。
扫描电镜(SEM)检查
扫描电镜能够对元器件的微观结构进行高分辨率成像,放大倍数可以达到几千倍甚至几万倍。通过 SEM 检查,可以观察到元器件表面的微观缺陷,如微小的裂纹、孔洞,以及材料的微观组织形态等。在半导体芯片的制造过程中,SEM 检查可以帮助检测人员发现芯片表面的光刻缺陷、金属布线的短路或断路等问题,这些微观缺陷在常规检测中很难被发现,但却可能对芯片的性能产生重大影响。
切片分析
切片是一种较为直接的破坏性检测方法,通过将元器件切开,观察其内部的结构和材料情况。例如,对于多层陶瓷电容器,可以通过剖切观察其内部的电极层数、电极与介质层的结合情况等。剖切能够让检测人员直观地了解元器件内部的真实结构,发现一些隐藏在内部的缺陷。
扫描声学显微镜检查
扫描声学显微镜利用超声波在不同材料中的传播特性,对元器件内部的结构和缺陷进行检测。它能够发现元器件内部的分层、气泡、裂缝等缺陷,尤其是对于一些多层结构的元器件,如多层电路板、封装的芯片等,扫描声学显微镜检查具有独特的优势。通过对超声波信号的分析,可以准确地确定缺陷的位置和大小,为评估元器件的质量提供详细信息。
引线键合强度
在半导体芯片的封装过程中,引线键合是将芯片与引脚连接起来的关键工艺。引线键合强度测试会检测键合点的牢固程度,包括键合点的剪切强度、拉力强度等。如果引线键合强度不够,在设备的长期使用过程中,键合点可能会出现脱开的情况,导致芯片与引脚之间的电气连接中断,使元器件无法正常工作。引线键合强度测试是保证半导体芯片封装质量的重要环节。
外观检查
X-RAY检查
C-SAM检查
开展DPA检测的阶段
破坏性物理分析(DPA)作为保障器件质量和可靠性的重要手段,在电子行业的各个领域都发挥着不可或缺的作用。从器件的选型认证到生产过程中的质量控制,再到失效分析和替代物料评估,DPA 检测贯穿了产品的整个生命周期。通过对各类检测项目的严格执行和对不同阶段的有效应用,DPA 能够提前发现器件中潜在的缺陷和问题,为企业提供科学的决策依据,帮助企业提升产品质量,降低生产成本,增强市场竞争力。
随着科技的不断进步和电子设备对可靠性要求的日益提高,DPA 技术也将不断发展和完善,为电子行业的持续发展保驾护航。无论是在高端的航空航天领域,还是在与人们日常生活息息相关的汽车电子、消费电子等领域,DPA 都将继续为我们的安全和便捷生活提供坚实的技术支撑。
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