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    T∕CSTM 01024-2023 导电阳极丝热成像辅助定位失效分析方法.pdf

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    T∕CSTM 01024-2023 导电阳极丝热成像辅助定位失效分析方法.pdf

    1、 ICS 31.180 CCS L 30 团 体 标 准 T/CSTM 010242023 导电阳极丝热成像辅助定位失效分析方法 Failure analysis method of thermal imaging-assisted positioning for conductive anodic filament 2023-06-21 发布 2023-09-21 实施 中关村材料试验技术联盟 发布 学兔兔 标准下载T/CSTM 01024-2023 I 目 次 前言.II 1 范围.1 2 规范性引用文件.1 3 术语和定义.1 4 原理.2 5 试验条件.2 6 仪器设备.3 7 试剂和

    2、材料.3 8 样品.3 9 试验步骤.3 9.1 检查失效网络.3 9.2 热成像分析(无损定位失效点).3 9.3 切片分析.5 10 试验报告.6 学兔兔 标准下载T/CSTM 01024-2023 II 前 言 本文件参照 GB/T1.12020标准化工作导则第 1 部分:标准化文件的结构和起草规则,GB/T 20001.42015标准编写规则 第 4 部分:试验方法标准的规定起草。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由中国材料与试验标准化委员会电子材料标准化领域委员会(CSTM/FC51)提出。本文件由中国材料与试验标准化委员会电子材料领域覆

    3、铜板材料标准化技术委员会(CSTM/FC51/TC01)归口。学兔兔 标准下载T/CSTM 01024-2023 1 导电阳极丝热成像辅助定位失效分析方法 1 范围 本文件规定了导电阳极丝热成像辅助定位失效分析方法的原理、试验条件、仪器设备、试剂和材料、样品、试验步骤以及试验报告的要求。本文件适用于导电阳极丝试验过程中/后绝缘阻值低于 108的印制板。2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。GB/T 2036 印制电路术语 GB/T 4677-2002 印制

    4、板测试方法试验 15b:显微剖切 3 术语和定义 GB/T 2036 界定的以及下列术语和定义适用于本文件。3.1 导电阳极丝 conductive anodic filament(以下简称 CAF)金属离子在电场的作用下,沿玻纤/树脂间隙移动,析出金属和化合物,形成漏电通道的现象,漏电通道可能出现在镀覆孔到镀覆孔、镀覆孔到内层导体及内层导体到内层导体之间,如图 1 所示。a)镀覆孔到镀覆孔 b)镀覆孔到内层导体 c)内层导体到内层导体 图 1 导电阳极丝示意图 学兔兔 标准下载T/CSTM 01024-2023 2 3.2 红外热点分析图 infrared hot spot analysis

    5、 diagram 红外传感器收集到样品表面热发射数据后,呈现的图像即红外热点分析图,如图 2 所示。图 2 红外热点分析图 3.3 红外热点叠加图 infrared hot spot stacking diagram 红外热点叠加图是将红外热点分析图与样品表面的外观图像叠加,可从外观图像上观测到发热点所在位置对应于样品表面的具体位置,如图 3 所示。图 3 红外热点叠加图 4 原理 CAF 失效导致绝缘电阻降低,通电时会因为发热产生微弱的红外能量,高灵敏度的红外探测器能够捕捉热源产生的位置,精确定位故障。红外系统结合锁相技术硬件和软件特殊算法,通过给样品连接脉冲电源,提供周期性的热激励源,若样

    6、品存在缺陷,缺陷处的热量会被周期性的传导到样品表面,样品表面温度分布将发生周期性变化,结合算法可以检测到缺陷对应于样品表面的位置。5 试验条件 除另有规定外,试验应在以下条件下进行:a)环境温度:1525;b)相对湿度:45%75%;学兔兔 标准下载T/CSTM 01024-2023 3 c)大气压力:86KPa106KPa。6 仪器设备 6.1 热成像显微镜,具体要求如下:a)包含两个探针座的探针台,加热台温度可达 50;b)直流电源,可独立调整电流和电压,测试电压最小值为 0.1VDC,限流最小值为 1A;c)探测器,灵敏度至少达到 25mK25;d)分析软件具有锁相热成像(Lock-in

    7、)功能;e)电源方波频率可设置 15Hz 以下。6.2 电烙铁,可加热至 450。6.3 金相湿磨/抛光系统或设备。6.4 金相显微镜。6.5 电子扫描显微镜,含有背散射探头。6.6 能谱仪(Energy Dispersive Spectrometer,EDS)。7 试剂和材料 7.1 牌号为 Sn63/Pb37 的焊锡丝。7.2 带有绝缘层的铜导线。7.4 导热双面胶。7.4 水晶胶。8 样品 CAF试验后绝缘阻值低于108的失效样品,满足焊接条件的样品在测试点处焊接导线。9 试验步骤 9.1 检查失效网络 根据绝缘阻值确定具体的失效网络,并对失效网络表面进行检查,查看是否有枝晶、离子迁移或

    8、异物等异常现象。同时,确认绝缘阻值是否为 108以下,如果是 108以下直接按照 9.29.3 进行试验,否则,需要重新模拟试验直至阻值低于 108,然后再按照 9.29.3 进行试验。9.2 热成像分析(无损定位失效点)9.2.1 连接电源 学兔兔 标准下载T/CSTM 01024-2023 4 使用导热双面胶将失效样品固定在红外热成像显微镜样品台上,用探针或引线的方式,将失效样品与电源正负极相连。9.2.2 选择镜头 根据样品尺寸大小选择合适视野范围的红外镜头,一般先观测失效链路全貌,找到热点后,更换红外镜头对失效点局部放大拍照。9.2.3 调节镜头 通过升降镜头的高度使样品表面图像聚焦清

    9、晰,如因样品表面光滑等因素导致无法聚焦到清晰图像,可使用加热台对样品适当升温,例如升温至 2850,以增加样品表面发射率从而得到清晰图像。9.2.4 设置测试电压和限流 测试电压和限流初始值应设置较低数值,防止 CAF 被高电流破坏,建议初始测试电压设置为0.1VDC、初始限流设置为 1A。9.2.5 调节测试参数 打开电源输出开关,观察电流、功率及阻值,实际电流等于限流时,需适当增大限流的设置值,当功率小于 100w 或阻值不稳定时建议逐渐增大测试电压,测试电压5VDC 建议步进 1VDC,测试电压5VDC 建议步进 5VDC,待功率大于 100w 且阻值稳定时即可使用该参数进行测试。一般情

    10、况,电阻越大,设置的测试电压越大,设置电压建议不超过 CAF 试验的测试电压。9.2.6 设置电源方波周期 依据样品厚度及预计失效位置深度设置电源方波周期,样品越薄或失效位置离样品表面越浅,周期设置值越小,例如厚度1.6mm 的样品可将周期设置为 1Hz 或 2s,对于厚样品和失效位置较深,则需增大方波周期设置值。9.2.7 开始测试 开始测试后电源周期性输出方波型电压加载至样品,待红外传感器收集到样品表面热发射数据图像后,观察样品表面发热变化,当热发射数据图像上存在热量聚集和扩散过程的区域时,该区域即为失效位置,如图 4 所示,图 4a)到图 4b)呈现的是电源打开时热量聚集的过程,图 4c

    11、)到图 4e)呈现的是电源关闭时热量扩散的过程。发热点分散或无发热点时,需重新设置电压、限流和方波周期等参数设置,当测试电压达到 CAF 试验施加的电压时,约 30S 未出现发热点的差异,判定样品在此条件下无 CAF 失效点。学兔兔 标准下载T/CSTM 01024-2023 5 a)热量聚集初期 b)热量聚集末期 c)热量扩散初期 d)热量扩散中期 e)热量扩散末期 图 4 热量聚集和扩散过程 9.2.8 输出红外热点叠加图 输出红外热点叠加图,如图 3 所示。9.3 切片分析 使用热成像显微镜找到失效点后,进行切片研磨,研磨方向如图 5 所示,必要时可使用 EDS 对CAF 的横截面进行元

    12、素分析,辅助判断失效原因。图 5 研磨方向示意图 9.3.1 水平研磨分析 通过热成像显微镜确认失效点后,按 GB/T 4677-2002 印制板测试方法试验 15b:显微剖切进行显微切片的制备,以找到具体的 CAF 并判定失效原因。首先进行水平逐层研磨,结合板件的叠层结构判定适合的观察点,并逐层观察。若根据热点分析结果结合样品设计能够精准定位到两绝缘导体间,可先进行垂直研磨分析,再水平研磨分析。9.3.2 垂直研磨分析 水平研磨分析找到 CAF 的层次位置后,可以开始垂直的研磨分析,垂直研磨方向有两种,即平行CAF 和垂直 CAF 两个方向,具体按如下步骤进行:a)平行 CAF 方向研磨:一

    13、般情况下,建议先平行于 CAF 生长方向研磨,在金相显微镜中使用暗场CAF+-垂直研磨方向(平行垂直研磨方向(平行 CAF)水平研磨方向水平研磨方向 L1 L2 L3 学兔兔 标准下载T/CSTM 01024-2023 6 模式进行观察,如图 6 所示;a)平行 CAF 方向研磨示意图 b)扫描电镜观察结果图 图 6 平行 CAF 方向研磨示意图和扫描电镜观察结果图 b)垂直 CAF 方向研磨:平行 CAF 方向研磨后,建议垂直 CAF 方向进行研磨,必要时可使用扫描电镜的背散射模式观察 CAF 横截面,如图 7 所示;a)垂直 CAF 方向研磨示意图 b)扫描电镜观察结果图 图 7 垂直 C

    14、AF 方向研磨示意图和 c)当 CAF 呈细小的丝状时,平行细丝方向研磨时容易损坏细丝,可跳过 9.3.2 a)步骤,直接进行垂直 CAF 方向研磨,得到 CAF 的横截面。10 试验报告 试验报告应包括但不限于下列内容:a)失效分析环境:环境温度、相对湿度、大气压力;b)样品信息:包含但不限于材料型号和绝缘间距;c)仪器设备:包含但不限于分析设备品牌和型号;d)测试信息:包含但不限于测试电压、限流和电源方波设置频率;e)分析结果:包含但不限于红外热点与样品外观叠加图和切片分析图(注:当做了元素成分分析时,需要将成分分析结果同步附上);垂直垂直 CAF 方向方向研磨研磨 学兔兔 标准下载T/CSTM 01024-2023 7 f)试验人员和试验日期。学兔兔 标准下载T/CSTM 01024-2023 6 附录 A 起草单位和主要起草人 本文件起草单位:深南电路股份有限公司、南通深南电路有限公司、无锡深南电路有限公司、工业和信息化部电子第五研究所、深圳市美信检测技术股份有限公司、广州广合科技股份有限公司、上海材料研究所、天芯互联科技有限公司。本文件主要起草人:戴炯、陈利、张凯、孙朝宁、叶晓菁、陈宗喜、朱李峰、王硕、何骁、沈江华、周斌、张莹洁、张伟、黎钦源、马峰岭、刘建辉。_ 学兔兔 标准下载


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