1.前言

電阻在當今電子產業中仍然是使用最廣泛的電子元件之一，其在電子電路中的通常起到限流、分壓等作用。根據材料、結構等不同有多種不同的分類。排阻是一類特殊的電阻器，又稱為網絡電阻器，是由若干個電阻組合在一起封裝而成。本文中所涉及到的排阻屬于雙列直插塑封封裝，其單排相鄰引腳間無電氣連接，兩排相對的引腳為單獨電阻。該排阻在組裝到電子產品中后，部分產品出現工作一段時間后功能失效。經查，單排個別相鄰引腳間存在漏電導致了產品的本次失效。但其現象比較特殊，失效產品在剛啟動工作的前段時間表現正常，失效出現在工作一段時間后。且待機器隔段時間再啟動，也要正常工作一段時間后才出現失效現象。

 

2.排阻漏電原因探究
2.1原因分析
造成工作一段時間后才能出現失效現象的原因且能恢復得原因應該與溫度相關。該排阻結構較為簡單，其單排相鄰引腳間無電氣連接，即應為絕緣狀態。其工作一段時間后，單排相鄰引腳間會出現漏電現象，即工作一段時間后出現了電氣連接通道。而這個通道是如何形成的，正是本次分析應該尋找的失效機理。
2.2分析方案
首先，我們需要對本次失效制定一份合理的失效分析方案。合理的失效分析方案能提高整個失效分析的成功率和效率，當然不可避免的會在失效分析過程中遇到不可預見的因素導致失效分析方案的臨時調整。初步的失效分析方案如下：
①外觀檢查：利用體視顯微鏡對樣品的外觀進行檢查，確認樣品是否存在外觀破損或裂紋等異常。
②電特性檢查：常溫時，測量樣品單排相鄰引腳間電阻阻值，確認其常溫時單排相鄰引腳間時都滿足電氣絕緣要求。若常溫時無異常，則利用烘箱對樣品進行烘烤，烘烤結束后立即對單排相鄰引腳間電阻阻值進行測量。
③X-RAY檢查：利用X射線透視，檢查封裝內部是否單排相鄰引腳間存在金屬連接。
④C-SAM檢查：利用超聲波掃描，確認塑封封裝與電阻基體及電阻膜之間是否存在分層現象。
⑤De-cap檢查：對樣品進行開封，然后利用金相顯微鏡對開封后的電阻基體及電阻膜表面進行觀察，尋找異常。
⑥SEM/EDS分析：利用SEM對開封后的樣品表面進行形貌觀察，尋找異常點。然后利用EDS對異常點進行成分分析。
2.3實驗結果及分析

①通過對樣品的外觀檢查，我們并未發現NG品上存在裂紋或斷裂異常，通過與OK品進行外觀形貌對比，亦未發現異常。典型圖片如下：

 

 

②樣品在常溫電測時，單排相鄰引腳間皆表現為絕緣狀態。而在高溫烘烤后，某些單排相鄰引腳間出現了10兆歐左右的電阻。再對排阻進行烘烤干燥試驗，干燥其內部水分，出箱不等冷卻，立即對漏電引腳間進行電阻阻值測量，阻值仍為10兆歐左右。
③經X-RAY無損檢測，未發現引腳間存在金屬連接情況。典型圖片如下：

 

 

④通過C-SAM掃描發現了NG品內部均存在分層現象，也有部分上過整機的OK品存在分層現象，但再來料排阻樣品中未發現分層現象。據了解，該排阻的濕度敏感等級為1，及對濕度不敏感。工廠對這類器件一般不會采取上機前烘烤措施。因此，其分層現象最有可能濕氣侵入塑封內部，而在貼裝前未經烘干，過回流爐后，導致樣品分層。在典型圖片如下：

 

 

⑤DE-CAP后，金相顯微鏡觀察發現，NG樣品相鄰引腳間存在碎屑現象。典型圖片如下：

 

 

⑦SEM形貌檢查發現OK品某些單排相鄰引腳間也存在碎屑狀物質，且內部焊點焊料表面呈流沙狀，與正常Sn-Pb焊點形貌不一致。經EDS成分分析，排阻中存在兩類碎屑狀物質，一類是電阻膜材料，另一類是Sn-Pb焊料碎屑，且排阻內部焊點焊料及引腳間碎屑焊料Sn-Pb成分比例異常。典型圖片如下：

 

 

⑧對樣品做剖切面，觀察排阻內部焊點剖面形貌和成分比例，發現焊點剖切面呈現多孔及顆粒狀，顯得不夠致密，與正常Sn-Pb焊點形貌不一致。典型圖片如下：

 

 

3.失效機理分析
散布在排阻單排相鄰引腳間的碎屑狀的電阻膜及Sn-Pb焊料在高溫狀態下電子獲得能量，穿越接觸勢壘進入到絕緣基體中，在引腳間電壓的作用下形成電流通道。從而導致了高溫下排阻單排相鄰引腳間的漏電。

4.分析結論
本次漏電失效是由存在于引腳間的電阻膜碎屑和Sn-Pb焊料碎屑導致。而電阻膜碎屑形成的原因可能是電阻膜形貌刻蝕時未蝕刻干凈的殘留。焊料碎屑可能是異常Sn-Pb成分比例的焊料疏松導致某些生產或封裝過程散落在引腳間。