电子元器件破坏性物理分析（DPA）技术详解

电子元器件破坏性物理分析（DPA）技术详解

破坏性物理分析（Destructive Physical Analysis，DPA）是电子元器件质量保证的关键技术。通过随机抽取少量样品，采用非破坏性和破坏性的方法，DPA检验元器件的设计、结构、材料及制造质量是否满足预定用途和相关规范要求。DPA技术广泛应用于电子产品的结构分析和缺陷分析，帮助对比优选产品、鉴别真伪、确定产品种类等。

为什么要做DPA？

DPA技术是确保元器件质量的关键技术，主要用于批次质量评价和生产过程中的质量管控。随着电子系统对元器件可靠性要求的提升，DPA分析应运而生，旨在提高元器件质量，保障整个电子系统的可靠性。

DPA检测的作用

DPA是一种事前预计分析（而故障分析FA是事后检查）。在元器件生产过程中及生产后到上机前，DPA分析技术可广泛用于检验元器件是否存在潜在缺陷。DPA检测的主要作用包括：

1. 批次质量一致性检测
2. 关键过程（工艺）监控
3. 交货检验和到货检验抽样
4. 超期复检抽样

DPA检测的应用范围

DPA分析在多个领域和场景中具有广泛应用，包括：

1. 日常检查或应用检验
2. 真伪、翻新、火（水）灾产品评估
3. 融入器件可靠性筛选、鉴定评价方法
4. 质量分析、比对
5. 电子元器件电特性不合格但未完全丧失功能的原因分析
6. 电子元器件的可靠性鉴定
7. 电子元器件的交货检验和到货检验
8. 电子元器件的真伪鉴别
9. 控制与产品设计、结构、装配等工艺相关的失效模式
10. 电子元器件生产工艺特别是关键工艺的质量监控及半成品的质量分析与控制

DPA检测的标准及项目

检测标准

DPA检测依照一系列国际、国家和行业标准进行，包括但不限于：

• GJB 40247A-2006 军用电子元器件破坏性物理分析方法
• GJB 548B-2005 微电子器件试验方法和程序
• GJB 128A-97 半导体分立器件试验方法
• GJB 360A-96 电子及电气元件试验方法
• QJ 1906A-96 半导体器件破坏性物理分析（DPA）方法和程序
• MIL-STD-883G 微电子器件试验方法和程序
• MIL-STD-1580B 电子、电磁和机电元器件破坏性物理分析
• MIL-STD-750D 半导体分立器件试验方法
• EIA-469-C 高可靠多层陶瓷电容器破坏性物理分析方法

检测项目

DPA检测项目分为无损部分（非破坏性）和有损部分（破坏性）：

无损部分

• 外部目检
• X-RAY检测
• PIND检测
• 密封检测
• 引出端强度检测
• 声学显微镜检查

有损部分

• 内部气体成分分析
• 内部目检
• 扫描电子显微镜（SEM）
• 键合强度
• 剪切强度
• 制样镜检
• 接触件检查
• 压接试验
• 粘接强度
• 物理检查

DPA工作流程

DPA的试验步骤与失效分析（FA）相似，遵循从表及里、由非破坏性到破坏性的原则。由于DPA是通过对抽样样品的分析来得出整批器件质量水平，因此试验时应按照程序小心进行，避免因错误操作导致的误判和不必要的损失。

DPA样品抽样要求及过程

• 样本大小：一般元器件样本应为生产批总数的2%，不少于5只，不多于10只；价格昂贵或批量很少的元器件样本可适当减少，但需经相关机构批准。
• 抽样方式：在生产批中随机抽取。
• 样品背景材料：包括生产单位、生产批号（或生产日期）、用户、产品型号、封装形式等。
• DPA方案要求：样品背景材料、基本结构信息、DPA检验项目、方法和程序、缺陷判据、数据记录和环境要求。
• 检验项目和方法：应符合合同、产品规范和标准要求，一般按照标准进行，根据系统需要适当调整。

DPA分析目的

DPA分析旨在通过对元器件生产设计及制造过程中的工艺缺陷进行检查，提出批次处理意见及改进建议，防止存在潜在缺陷的元器件进入使用阶段。具体目的包括：

1. 确定元器件在生产设计及制造过程中的工艺缺陷
2. 提出批次处理意见及改进建议
3. 防止潜在缺陷器件上机使用
4. 检验产品质量

DPA分析内容在各国军用标准中规定有所不同，但国内一致认为包括外部目检、X射线检查、颗粒碰撞检查（PIND）、检漏和内部水汽含量分析。

DPA结论和不合格处理

DPA结论

1. DPA未发现缺陷或异常情况时，其结论为合格。
2. DPA未发现缺陷或异常情况，但样本大小不符合规定时，其结论为样品通过。
3. DPA发现相关标准中的拒收缺陷时，其结论为不合格，并阐明缺陷属性。
4. DPA仅发现异常情况时，其结论为可疑批，依据可疑点继续进行DPA。

不合格处理

1. 鉴定时：发现拒收缺陷时，按鉴定DPA不通过处理。
2. 验收时：发现批拒收缺陷时，按整批拒收处理。
3. 复验时：发现批拒收缺陷时，按整批报废处理；发现可筛选缺陷时，针对筛选后再进行一次DPA，不再发现缺陷时按通过DPA的元器件处理。
4. 已装机元器件质量验证时：发现批拒收缺陷时，一般应对已装机同批元器件作整批更换处理。