问题定位 经器件生产单位对该批外壳进行复验和分析，发现锈蚀部位都集中在外壳的盖板上，且锈蚀程度相对较轻，外壳壳体无锈蚀现象。 由于腐蚀点所处位置集中于盖板，因此重点分析盖板镀层的形成过程及使用过程。 盖板基体材料为4J42铁镍合金，经过常规镀前处理后电镀镍和金。其镀覆工艺流程为：化学除油一电化学除油一酸洗一活化一预镀镍一镀镍一预镀金一镀金一400℃氢气退火一检验一包装发货。使用时，拆包后采用平行缝焊工艺进行封装。 根据可能的原因分析，制作了造成镀层锈蚀的故障树，如图2所示。
图2镀层腐蚀故障分析图 Figure 2 Fishbone diagram for analysis of deposit corrosion 由故障树分析可知：镀层缺陷、镀层质量差和外界影响均可引起腐蚀。以下对其逐一分析排查。 1．根据故障树所列原因，对镀层质量差的原因进行排查 1．1 电镀工艺 电镀工艺发生变化后，往往会引起镀层质量(如结合力、孔隙率、厚度等)发生不同程度的变化。 追溯该批盖板的制造过程，电镀工艺符合电镀工艺规范和产品电镀工艺文件要求，没有出现操作失误或设备故障等异常情况，与其他批次盖板比较，工艺具有重复性。可以排除电镀工艺变化导致镀层质量差引起的问题。 1．2 镀层结合力 镀层结合力差会在使用过程中导致镀层从基体材料分离或产生微裂纹，使基体材料暴露，镀层起不到应有的保护作用，引起盖板锈蚀。 随机抽取已经封装的5只器件，取下盖板后按GJB 2440A-2006《混合集成电路外壳通用规范》进行镀层质量试验。试验后40倍显微镜下观察，未发现腐蚀程度增加和起泡现象。可靠性分析中心的分析结果表明，采用机械法开帽检测的镀层结合力满足要求。可排除镀层结合力差引起的盖板腐蚀。 1．3 基体材料 盖板基体材料为国内某大型国有企业生产，但由于材料批次的不同，有可能会对镀层质量造成影响。 随机抽取l只盖板，在砂轮机上去掉镀层，对其材质进行能谱分析。未见材质异常，其成分为铁和镍，不含其他金属或腐蚀性物质。因此可排除材质不符对镀层质量造成的影响。 1．4 镀层孔隙 盖板镀层存在一定的孔隙率。在一定的条件下，腐蚀介质会通过孔隙腐蚀基体材料，引起锈蚀。 按照标准对镀层进行孔隙率测试，发现盖板镀层并无直达基体材料(铁镍合金)的孔隙存在，满足GJB1941-1994《金电镀层规范》规定的镀层孔隙率小于1个／cm2的要求。因此可排除镀层孔隙过大引起的盖板腐蚀。 1．5 镀层厚度 镀层厚度与镀层应力及镀层孔隙率有关，镀层厚度--尤其是镀镍层厚度--的增加，会造成镀层应力的增加，引起盖板变形。在外界压力下，这种变形会使镀层产生微裂纹，导致基体材料暴露，引起盖板锈蚀；厚度减薄则会使镀层孔隙率增大，也导致锈蚀。 使用德国FISHER公司生产的镀层厚度测试仪进行测试。该批盖板镀层厚度值满足产品详细规范中镀层厚度的要求，与其他批次未腐蚀器件盖板镀层厚度比较，未见镀层有明显异常。故可排除因盖板镀层厚度不符所引起的表面腐蚀。 2．盖板镀层被破坏的故障可能分析 盖板按照正常的电镀工艺完成电镀后，其表面应为光亮、致密的镀层。在其后的拆卸夹具、包装、使用过程中，如果处理不当，会破坏镀层，使基体材料暴露，镀层起不到应有的保护作用，引起盖板锈蚀。 经显微镜观察，在盖板表面发现不明显的划痕，其划痕处有腐蚀现象。但从腐蚀部位(见图l)分析，并非只有划痕处存在腐蚀，未破坏处也存在锈蚀现象。所以排除单纯由镀层破坏引起的盖板表面腐蚀。 3．外界环境影响因素分析 3．1 贮存环境的影响 封装器件如果长期在恶劣环境(如高温或高湿)下贮存和使用，会发生电化学腐蚀，形成锈蚀点。 转接记录表明，该批次盖板完成电镀后，在短时间内完成了检验和交付，检验环境温度为25℃。相对湿度40％，满足环境要求。盖板在交付当天即在万级洁净房间内进行封装。完成封装后即贮存于氮气保护柜，其相对湿度为l5％，温度20℃，满足器件贮存条件要求。因此，排除了贮存环境因素的影响。 3．2 腐蚀性玷污的影响 镀层或其表面如果存在腐蚀性玷污，将在一定时间内发生电化学反应，形成腐蚀性物质。 对盖板腐蚀点进行能谱(EDS)分析，检查是否存在腐蚀性物质。结果见图3。
图3腐蚀点能谱分析 Figure 3 EDS analysis for corrosion spot 由能谱分析可知，盖板表面的腐蚀产物中，除了铁、镍等元素外，还有较高含量的氯元素。 氯元素在腐蚀反应中起着加速作用，对腐蚀的发展至关重要，是导致盖板腐蚀的直接原因。氯元素的来源成为此次腐蚀故障定位的关键。下面对氯元素的来源进行详细分析。 3．2．1 镀层内部存在氯元素 盖板电镀生产过程中会接触到氯元素，主要是电镀前处理和镀镍过程，所接触的氯元素为离子状态，即Cl-。在盖板镀镍、镀金工艺过程中，镀件始终作为阴极，通负电。而Cl-带负电荷，同性相斥，Cl-会远离电镀过程中的盖板，因此不会在镀层内夹杂和沉积。对盖板镀层的浅表层和深表层进行能谱分析，结果如表1所示。
表1镀层不同部位的能谱分析结果 Table l EDS analysis results for different positions of deposit
表l表明，镀层不同深度处均无氯元素存在，这进一步说明氯元素不会在盖板镀层内部存在。 3．2．2 外部污染氯元素 盖板表面腐蚀点中存在的氯元素不是来源于盖板及镀层本身，那么极有可能来源于外部环境。 追溯此批盖板从电镀完成后的所有转移过程，发现该批盖板在发货时，因真空包装设备发生故障，采取了临时性包装措施。 此类盖板原有包装形式如图4所示。
图4盖板原有包装形式 Figure 4 0riginal packaging method for the lid 该批受腐蚀盖板采用的临时包装形式如图5所示。
图5盖板临时采用的包装形式 Figure 5 Temporary packaging method for the Ud 此临时包装使用半导体器件专用塑料盒，盖板依次放入盒内，再用泡罩塑料膜填充、压紧后，用透明胶带封口。 该泡罩塑料膜为聚乙烯材料，材料本身不含氯等腐蚀性物质。但经检测，该批盖板包装用泡罩塑料膜有氯元素存在。由此可以得出结论：该批盖板包装用塑料膜受到过氯化物的污染，包装时氯化物沾染到盖板表面。 因此，盖板轻微腐蚀定位在氯化物的沾污和长期贮存环境中水汽的影响。
电子封装镀层锈蚀原因分析 电子封装镀层锈蚀原因分析：前言 电子封装镀层锈蚀原因分析：故障描述 电子封装镀层锈蚀原因分析：机理分析 电子封装镀层锈蚀原因分析：故障验证及其相应的控制措施 电子封装镀层锈蚀原因分析：结语 |
