我們前文提到，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，微波組件逐漸被廣泛地應(yīng)用到航空航天技術(shù)、通信技術(shù)、電視廣播、雷達(dá)等領(lǐng)域中。隨著應(yīng)用范圍越來(lái)越廣，在使用過(guò)程中遇到的質(zhì)量和可靠性問(wèn)題也日益增多，有些甚至?xí)?duì)生產(chǎn)方和使用方造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。本文就來(lái)探討一下微波組件和模塊的主要失效模式和失效原因，以及如何進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)以此來(lái)降低失效的概率，提高整機(jī)系統(tǒng)的可靠性。

微波組件和模塊的失效分為兩類(lèi)。輸入或輸出端發(fā)生了短路或斷路、無(wú)功率輸出、無(wú)控制功能這些分為“功能失效”；輸出功率或增益下降、損耗增大、控制能力下降、飽和電流下降這些分為“特性退化”，微波組件和模塊的失效大部分都是功能失效。失效的原因也分為器件本身的質(zhì)量問(wèn)題和使用不當(dāng)造成器件損壞兩大類(lèi)，器件本身有缺陷則是造成失效的主要原因。

下面我們就從器件本身的質(zhì)量問(wèn)題入手分析失效的原因：

1.引線(xiàn)鍵合失效
引線(xiàn)鍵合（Wire Bonding），一種將金屬引線(xiàn)連接到芯片焊盤(pán)上，將內(nèi)外部的芯片連接起來(lái)的工藝，以此從核心元件中引入和導(dǎo)出電連接。

引線(xiàn)鍵合失效有多種情況。引線(xiàn)中間發(fā)生斷裂一般是引線(xiàn)上存在裂口、彎曲、割口、刻痕等，使得引線(xiàn)的機(jī)械強(qiáng)度降低，在鍵合時(shí)極易發(fā)生斷裂，除此之外如果鍵合點(diǎn)和頸縮點(diǎn)的鍵合工藝處理得很好，整個(gè)系統(tǒng)中機(jī)械強(qiáng)度最低的點(diǎn)就落在了引線(xiàn)上，也可能會(huì)造成引線(xiàn)中間發(fā)生斷裂。引線(xiàn)頸部斷裂可能是材料間的接觸應(yīng)力不當(dāng)，應(yīng)力過(guò)小會(huì)導(dǎo)致鍵合不牢，而應(yīng)力過(guò)大則會(huì)影響鍵合處的機(jī)械性能，甚至?xí)斐梢€(xiàn)根部斷裂失效，損傷下方的芯片。另外如果鍵合工藝力度控制不合理，也會(huì)造成引線(xiàn)頸部出現(xiàn)斷裂。除了引線(xiàn)斷裂外，鍵合點(diǎn)脫落也是造成失效的原因。芯片上鍵合區(qū)的光刻膠或窗口的鈍化膠未去除干凈形成了絕緣層、芯片金屬化層過(guò)薄使得鍵合時(shí)無(wú)緩沖作用、芯片金屬化層出現(xiàn)合金點(diǎn)使得鍵合時(shí)出現(xiàn)缺陷、芯片金屬化層粘附不牢、操作過(guò)程中造成表面沾污等等這些因素都會(huì)造成鍵合處脫落。

2.芯片缺陷
有源器件、二極管、電容芯片等工藝結(jié)構(gòu)有缺陷，芯片開(kāi)裂、缺損、沾污等都稱(chēng)為芯片有缺陷。

3.芯片粘結(jié)失效
芯片粘結(jié)失效主要是由于粘結(jié)質(zhì)量不好，在工作時(shí)芯片散熱性能失效，或者是芯片脫落。影響芯片粘結(jié)強(qiáng)度的因素較多，粘接材料、工藝、外殼襯底/基座的質(zhì)量、芯片表面的粗糙度、芯片表面的潔凈度等等這些都是涉及到的因素。通過(guò)選擇粘度更好的裝片粘結(jié)材料、優(yōu)化粘結(jié)工藝可以提高粘結(jié)質(zhì)量。比如：對(duì)圓片磨削減薄后，會(huì)使芯片的粘結(jié)面存在細(xì)微的硅粉塵，使得芯片本體不能完全與粘結(jié)材料接觸，對(duì)粘結(jié)強(qiáng)度造成影響。圓片減薄后，如果芯片的粘結(jié)面太光滑，無(wú)法保證粘結(jié)材料與芯片的接觸面積，也不利于與粘結(jié)材料的螯合。外殼生產(chǎn)過(guò)程中清洗不到位，表面留有殘留物或者污濁，或是在儲(chǔ)存過(guò)程中吸附了水汽，這些都會(huì)使會(huì)得粘結(jié)受到影響。

4.導(dǎo)電膠失效
導(dǎo)電膠在鍵合處并不起導(dǎo)電作用，而是起到對(duì)鍵合點(diǎn)加固保護(hù)的作用。導(dǎo)電膠在溫度循環(huán)或熱沖擊后，會(huì)在溫度作用下產(chǎn)生機(jī)械張力，如果鍵合點(diǎn)處鍵合質(zhì)量差，可能會(huì)被拉脫，導(dǎo)致器件回路電阻顯著增大或者直接斷路失效。

5.電感線(xiàn)圈脫落
由于線(xiàn)圈沒(méi)有固定，在振動(dòng)的情況下，可能會(huì)發(fā)生從鍵合點(diǎn)處振斷并造成斷路的情況，使得器件失效。

微波組件和模塊的失效原因按照占比排名依次是引線(xiàn)鍵合失效、保護(hù)膠加固失效、芯片缺陷、芯片粘結(jié)失效、電感線(xiàn)圈脫落。其中保護(hù)膠加固失效和電感線(xiàn)圈脫落是微波組件和模塊特有的機(jī)理缺陷。針對(duì)器件的主要失效原因進(jìn)行工藝改進(jìn)可以提高產(chǎn)品的質(zhì)量和可靠性。使用者在上機(jī)前采用針對(duì)性的檢驗(yàn)手段進(jìn)行預(yù)先的質(zhì)量評(píng)估，剔除故障缺陷的器件，可以預(yù)防微波組件和模塊在使用時(shí)發(fā)生失效，提高整機(jī)的可靠性，避免造成嚴(yán)重經(jīng)濟(jì)損失。

關(guān)于微波組件和模塊失效的分析就到這里，若有不當(dāng)之處歡迎各位朋友予以指正和指教；若與其他原創(chuàng)內(nèi)容有雷同之處，請(qǐng)與我們聯(lián)系，我們將及時(shí)處理。如果您想了解如何保證微波組件和模塊的可靠性，還可以移步到我們之前的文章《真空回流焊爐/真空焊接爐——微波組件模塊的組裝》，里面詳解了如何在生產(chǎn)過(guò)程中最重要的組裝環(huán)節(jié)保證其可靠性。若您有微波組件和模塊的組裝需求，我司的真空回流焊/真空共晶爐也能滿(mǎn)足工藝需求，可與我們聯(lián)系共同討論，或前往我司官網(wǎng)了解。

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