-
深圳市美信检测技术有限公司
主营：失效分析 成分分析 牌号鉴定 切片分析 导热系数 拉伸弯曲试验 - 13392891257
深圳市美信检测技术有限公司
主营：失效分析 成分分析 牌号鉴定 切片分析 导热系数 拉伸弯曲试验
10
背景介绍 该型号晶振失效发生在客户端，失效形式主要表现为显示异常，使用周期一般为（6~12）个月，失效比例约为万分之六。据客户反馈，晶振的存储和使用环境按照一般行业标准来执行，其中湿度为（30~70）%RH；组装方式为典型的SMT贴片组装。 外观* 考虑到损伤可能隐藏在外表之下，取一颗失效样品对其表面进行简单研磨，发现晶振表面存在局部破损，见图4。破损的存在，说明失效晶振的密封性可能存在问题，后续需要对其结构完整性及密封性进行检验和测试。 失效分析 样品MX150817015-01研磨后的典型外观 通电测试 利用晶体参数测试仪对晶振相关参数进行测试，测试条件如下： Reference Fr: 16.0MHz; Reference CL: 5 pF; Power Applied: 100 μW. 测试结果显示：其中一颗失效晶振（3#）是正常的，其余失效晶振均表现为谐振阻抗偏大，其中1#和2#非常明显；4#样品谐振阻抗处于临界值。失效现象与客户内部测试结果相一致。 表1. 失效/正常晶振电参数测试结果 测试样品 Freq. Range (MHz) Resonant Impedance (Ω) 评判结果 正常晶振 1# 16.01 16.02 合格 2# 16.01 21.00 合格 失效晶振 1# 16.01 2372.46 不合格 2# 16.03 291.08 不合格 3# 16.00 30.07 合格 4# 16.02 43.63 不合格 密封性测试 取失效样品（1#、2#、4#）进行密封试验，试验参考标准为GJB548-2005方法1014.2，试验条件A1、C1。 测试结果3颗失效样品密封性均不合格，详细*结果见表2。 表2. 密封试验结果 检验依据 参考标准GJB548B-2005方法1014.2 试验条件A1、C1 试验设备 氦质谱检漏仪 氦气氟油加压检漏装置 试验条件 细检漏 粗检漏 试验条件A1 试验压力：517Kpa 加压时间：4h 试验条件C1 试验压力：517Kpa；加压时间：2h 试验温度;125℃；试验时间：＞30s 合格判据 漏率≤5.0*10-3Pa.cm3/s 从同一位置无一串明显气泡或两个以上大气泡冒出 样品 结果 实测数据 结果 现象 1# 不合格 1.6*10^-1 不合格 有一串明显气泡冒出 2# 合格 1.4*10^-3 不合格 4# 合格 3.0*10^-1 不合格 剖面分析 失效晶振：密封区域晶体存在微裂纹，电极层呈断续状态；密封腔区电极层出现分层现象。对电极层成分进行测试，电极层存在少量氧（O）元素，除此之外未发现明显异常。 正常晶振：密封区域晶体存在微区残缺，电极层连续，厚度均匀。对电极层成分进行测试，电极层未*到氧（O）元素。除此之外，晶振密封区域左右两端尺寸差异**，且密封区域胶层不完整，个别区域存在孔洞，说明产品质量存在隐患。 失效分析 失效晶振内部结构图 失效分析 样品MX150817015-01密封区剖面形貌 失效分析 样品MX150817015-01密封腔区电极区剖面形貌 失效分析 样品MX150817015-01电极成分分析位置示意图 失效分析 EDS成分分析谱图 表3.电极成分测试结果（wt.%） 测试位置 C O Al Ti Cu Ag Pb 合计 A / 1.33 / / 66.22 32.45 / 100 B 0.55 3.99 3.01 1.77 65.78 8.38 16.52 100 C 0.47 7.61 / 10.33 / / 81.59 100 D 0.50 22.63 / 55.29 / / 21.57 100 失效分析 正常样品MX150817015-02密封区剖面形貌 失效分析 正常样品MX150817015-02电极成分分析位置示意图 失效分析 EDS成分分析谱图 表4.电极成分测试结果（wt.%） 测试位置 C O Ti Cu Ag Pb 合计 E / / / 97.38 2.62 / 100 F 0.69 6.52 11.91 / / 80.88 100 开封检查分析 将失效晶振和正常晶振进行开封，并对晶片表面电极层进行检查，发现失效晶振电极层存在两种异常：电极层边缘存在明显分层，说明其附着力已经较大弱化；电极层表面存在尺寸较大裂纹，从裂纹表面形貌来看不属于外来物理损伤，裂纹的存在可能与电极层分层相关。正常晶振电极层则未发现以上不良，表面形貌良好。 失效分析 失效分析 失效样品MX150817015-01电极层边缘分层形貌 失效分析 失效分析 失效样品MX150817015-01电极层表面裂纹 失效分析 失效分析 正常样品MX150817015-02电极层表面形貌 理论分析 晶振的主要失效模式包括功能失效、振荡不稳定以及频率漂移。统计结果表明，大约90%的晶体失效模式为开路引起的功能失效，10%为电接触良好但不振荡或振荡不稳定，这主要是由于晶体结构的改变引起了晶体压电特性的消失。 本文中的晶振属于典型的电接触良好但不振荡，电学测试表现为谐振阻抗增大。 密封性测试发现失效样品不合格，密封性较差带来了诸多**性隐患。对失效晶振和正常晶振进行剖面分析，结果表明失效晶振电极层不连续，且存在明显的分层，成分分析亦*到氧元素的存在，说明电极层被氧化。开封检查分析同样证明失效晶振内部结果发生变化，电极层边缘存在明显分层，电极层表面存在较大裂纹。 以上不良现象的存在共同造成了晶振参数发生了变化，而导致这种不良的根本原因是晶振密封性出现问题。