PDA破坏性物理分析.pdf

信息产业部电子第五研究所元器件可靠性研究分析中心 Article4-0002 破坏性物理分析（DPA）技术的应用 牛付林 信息产业部电子第五研究所，电子元器件可靠性物理及应用技术国家级重点实验室 摘要 破坏性物理分析 （DPA）技术是保证电子元器件质量的关键技术，在电子元器件的 生产过程中以及上机前，在保证电子元器件质量一致性、可靠性等方面有着广泛且重要 的应用优势。但目前国内没有充分应用此技术，严重的限制了国内电子元器件质量的提 高，尤其是民用电子元器件普遍存在或多或少的隐蔽的质量缺陷。另外 DPA 技术向非气 密封器件的扩展以适应占电子元器件 95％以上的塑封器件的要求也急需形成相应标准相 结合。 关键词 破坏性物理分析 电子元器件 质量 缺陷 标准 1. 引言 破坏性物理分析(DPA Destructive Physical Analysis)是指为验证电子元器件（以下 简称元器件）的设计、结构、材料、制造的质量和工艺情况是否满足预订用途或有关规范的 要求，以及是否满足元器件规定的可靠性和保障性，对元器件样品进行解剖，以及在解剖前 后进行一系列检验和分析的全过程。DPA 分析是顺应电子系统对元器件可靠性要求越来越高 的需求而发展起来的一种本着提高元器件质量，保障整个电子系统的可靠性为目的重要技术 手段。 七十年代，美国的航空、航天领域在所使用的元器件中首先采用DPA 分析这项技术，这 是因为当时的发射成功率很低，归咎原因主要是所使用的元器件出了问题，这个问题仅靠筛 选、考核是不能完全解决的。经过研究和大量的使用性试验，形成了DPA 分析的初步分析方 法，并大幅度的提高了航空和航天领域发射的成功率，该技术因此在 1980 年写进了美国军 用标准中（如 MIL-STD883C 微电子器件使用方法和程序）。从此，DPA 分析技术被应用到了 美国军事电子装备的各个领域，并很快扩散到了其他国家，如在1988 年11 月颁布的欧空局 （ESA）标准“ESA-PSS-01-60 欧空局空间系统的元器件选择、采购和控制”中就列入了DPA 分析试验方法。目前，在国外民用电子设备系统中已经开始使用DPA 分析技术，一些大的生 产商普遍要求提供（出示）采购（生产）元器件的DPA 分析报告，以保证元器件的质量。 在国内DPA 分析从96 年开始在航天领域首先推行，并很快推广到了航空、电子等行业， 形成了比较完善的DPA 分析标准和试验方法。但是，在国内DPA 分析仍然局限在为少数行业 服务，即使对这些部门所使用的元器件依然没有充分发挥DPA 分析的作用，例如很少用DPA 分析技术对生产过程进行监控等。 目前，非气密封器件占了电子元器件的95％以上，但还没有形成适合于非气密封器件 的比较完整的DPA 标准，针对非气密封器件进行的一些质量试验（如IPC 相关标准中的要求） 均是局部的不全面的，所以形成完善的公认的非气密封器件DPA 标准急需要解决。 / 信息产业部电子第五研究所元器件可靠性研究分析中心 Article4-0002 2. 评价元器件质量水平的主要途径及其与DPA 分析的关系 评价元器件的质量水平的主要途径有生产进货检验、筛选、失效分析、质量一致性检验 和DPA 分析等。虽然在这些方法和措施中有许多的试验项目会有所相同，但其评价元器件的 质量水平的侧重点、全面性和在元器件的生命周期中评价的时段各不相同。总的说来，这些 方法各有所长，在元器件的生命周期内应有效的结合使用才能达到最佳的质量效益比。 2.1. 生产进货检验 生产进货检验是在元器件上机前对其进行的成品、半成品的检验，主要要是采用简单的 电测量、外观观察以及在低放大倍数显微镜下的检查等手段，以发现并剔除存在缺陷的元器 件。这种检验通常是百分之百进行的，且费用一般比较低，是一种非常有效的质量控制方法， 但它不能分析元器件内部隐藏的缺陷，所以必须与其它质量控制技术配套使用，才能真正起 到保障元器件质量的目的。 2.2. 筛选 筛选就是对元器件进行的老练筛选试验，即对生产的元器件（一般要求 100％进行）在 经过一定的环境老练试验 （如