Page 28 - 网络电信2020年9月刊上

光模块专题

表面洁净无杂质残留。 焊接在PCB测试板上的电阻和磁珠在高硫环境下内部银电极
2、加速试验方法 和银线圈生成硫化银，造成DCR变大，因此电性测量可通过检测
当今有许多耐腐蚀性的试验方法，目前在电子产业广泛应 DCR的变化率来统计电阻和磁珠的累积失效率。对于电阻，试验
用的是混合性气体（Mixed Flowing Gas, MFG）、单一H 2 S气 后电阻阻值偏离额定值±2％时判断为硫化失效；对于磁珠，试
体、硫蒸气（Flower of Sulfur, FoS）、切削油和Chavant含 验后磁珠DCR变化率超过20％时判断为硫化失效。表4所示为不
硫粘土腐蚀试验 [11-13] 。 同封装尺寸的电阻在相同应力下各时间段的失效数量统计表。
基于硫化腐蚀机理的分析，腐蚀时间、硫元素的释放浓 表5所示为相同封装尺寸的磁珠在不同应力下各时间段的失效数
度、温度和湿度都是决定腐蚀程度的关键因素，我们选择FoS和 量统计表。
单一H 2 S气体腐蚀试验作为加速试验方法，分别在广州赛宝和北 表4 失效样品数统计表
京华测实验室进行试验。
（1）FoS腐蚀试验
FoS腐蚀试验在广州赛宝实验室进行，试验对象为厚膜电
阻，腐蚀气体为FoS（玻璃容器内底部放置硫磺粉和饱和硝酸钾
溶液），试验温度为105℃。
该试验用于评估和验证不同封装电阻在相同应力下的寿命
分布规律。
（2）单一H 2 S气体腐蚀试验
单一H 2 S气体腐蚀试验在北京华测实验室进行，试验对象 表5 失效样品数统计表
-6
为磁珠，腐蚀气体为H 2 S，腐蚀气体浓度为10×10 、15×10 -6
-6
和25×10 （3种浓度对应3种不同的应力水平），试验温度为
40℃，试验相对湿度为85％RH。该试验用于评估和验证相同封
装磁珠在不同应力水平下的加速寿命关系。
3、腐蚀评估方法
（1）形貌观察法
形貌观察法是指运用3D光学显微镜或3D X-ray对试验前后
的样品进行表面形态或内部形貌观察，表3所示为典型的电阻和
磁珠腐蚀前后照片。通过3D光学显微镜可发现电阻表面深灰色
覆盖层和端电极的结合处相比试验前可见明显的黑色硫化物。 三、加速硫化腐蚀寿命模型的评估
1、加速硫化腐蚀寿命符合威布尔分布
磁珠通过3DX-ray可发现内部银箔线圈相比试验前存在银箔不完
FoS气体腐蚀试验下不同封装尺寸的电阻在相同应力下的
整和明显孔洞状形态，表明正在发生硫化腐蚀。
寿命分布如图8所示，黑色、红色和绿色分别代表0402、0603
表3 试验前后电阻磁珠形貌对比
和0805封装电阻的累积失效分布。由图可知，在相同恒定应力
下，不同封装的电阻在图中拟合的寿命直线，其直线斜率表征
威布尔分布故障概率密度函数的形状参数ｍ，如图所示，ｍ相
近略有不同，说明电阻的硫化失效机理是一样的，电阻在恒定
应力下的硫化寿命符合威布尔分布。由图还可知，小尺寸封装
的电阻在相同应力下，硫化失效概率更大。
图8 电阻在FoS试验下的寿命分布图

（2）元素分析法
元素分析法是指运用EDX荧光光谱仪来测量元素，其原理是
通过Ｘ射线穿透原子内部电子，由外层电子补给产生的能量差
来判断属于何种元素。
（3）电性测量法
电性测量法是指运用测量工具对试验样品的关键电气参数
进行测量，包含开路、短路、电阻变化、参数不稳定和上电功
能异常等。

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