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問題定位
經器件生產單位對該批外殼進行復驗和分析，發(fā)現銹蝕部位都集中在外殼的蓋板上，且銹蝕程度相對較輕，外殼殼體無銹蝕現象。
由于腐蝕點所處位置集中于蓋板，因此重點分析蓋板鍍層的形成過程及使用過程。
蓋板基體材料為4J42鐵鎳合金，經過常規(guī)鍍前處理后電鍍鎳和金。其鍍覆工藝流程為：化學除油一電化學除油一酸洗一活化一預鍍鎳一鍍鎳一預鍍金一鍍金一400℃氫氣退火一檢驗一包裝發(fā)貨。使用時，拆包后采用平行縫焊工藝進行封裝。
根據可能的原因分析，制作了造成鍍層銹蝕的故障樹，如圖2所示。
圖2鍍層腐蝕故障分析圖
Figure 2 Fishbone diagram for analysis of deposit corrosion
由故障樹分析可知：鍍層缺陷、鍍層質量差和外界影響均可引起腐蝕。以下對其逐一分析排查。
1．根據故障樹所列原因，對鍍層質量差的原因進行排查
1．1 電鍍工藝
電鍍工藝發(fā)生變化后，往往會引起鍍層質量(如結合力、孔隙率、厚度等)發(fā)生不同程度的變化。
追溯該批蓋板的制造過程，電鍍工藝符合電鍍工藝規(guī)范和產品電鍍工藝文件要求，沒有出現操作失誤或設備故障等異常情況，與其他批次蓋板比較，工藝具有重復性。可以排除電鍍工藝變化導致鍍層質量差引起的問題。
1．2 鍍層結合力
鍍層結合力差會在使用過程中導致鍍層從基體材料分離或產生微裂紋，使基體材料暴露，鍍層起不到應有的保護作用，引起蓋板銹蝕。
隨機抽取已經封裝的5只器件，取下蓋板后按GJB 2440A-2006《混合集成電路外殼通用規(guī)范》進行鍍層質量試驗。試驗后40倍顯微鏡下觀察，未發(fā)現腐蝕程度增加和起泡現象。可靠性分析中心的分析結果表明，采用機械法開帽檢測的鍍層結合力滿足要求。可排除鍍層結合力差引起的蓋板腐蝕。
1．3 基體材料
蓋板基體材料為國內某大型國有企業(yè)生產，但由于材料批次的不同，有可能會對鍍層質量造成影響。
隨機抽取l只蓋板，在砂輪機上去掉鍍層，對其材質進行能譜分析。未見材質異常，其成分為鐵和鎳，不含其他金屬或腐蝕性物質。因此可排除材質不符對鍍層質量造成的影響。
1．4 鍍層孔隙
蓋板鍍層存在一定的孔隙率。在一定的條件下，腐蝕介質會通過孔隙腐蝕基體材料，引起銹蝕。
按照標準對鍍層進行孔隙率測試，發(fā)現蓋板鍍層并無直達基體材料(鐵鎳合金)的孔隙存在，滿足GJB1941-1994《金電鍍層規(guī)范》規(guī)定的鍍層孔隙率小于1個／cm2的要求。因此可排除鍍層孔隙過大引起的蓋板腐蝕。
1．5 鍍層厚度
鍍層厚度與鍍層應力及鍍層孔隙率有關，鍍層厚度--尤其是鍍鎳層厚度--的增加，會造成鍍層應力的增加，引起蓋板變形。在外界壓力下，這種變形會使鍍層產生微裂紋，導致基體材料暴露，引起蓋板銹蝕；厚度減薄則會使鍍層孔隙率增大，也導致銹蝕。
使用德國FISHER公司生產的鍍層厚度測試儀進行測試。該批蓋板鍍層厚度值滿足產品詳細規(guī)范中鍍層厚度的要求，與其他批次未腐蝕器件蓋板鍍層厚度比較，未見鍍層有明顯異常。故可排除因蓋板鍍層厚度不符所引起的表面腐蝕。
2．蓋板鍍層被破壞的故障可能分析
蓋板按照正常的電鍍工藝完成電鍍后，其表面應為光亮、致密的鍍層。在其后的拆卸夾具、包裝、使用過程中，如果處理不當，會破壞鍍層，使基體材料暴露，鍍層起不到應有的保護作用，引起蓋板銹蝕。
經顯微鏡觀察，在蓋板表面發(fā)現不明顯的劃痕，其劃痕處有腐蝕現象。但從腐蝕部位(見圖l)分析，并非只有劃痕處存在腐蝕，未破壞處也存在銹蝕現象。所以排除單純由鍍層破壞引起的蓋板表面腐蝕。
3．外界環(huán)境影響因素分析
3．1 貯存環(huán)境的影響
封裝器件如果長期在惡劣環(huán)境(如高溫或高濕)下貯存和使用，會發(fā)生電化學腐蝕，形成銹蝕點。
轉接記錄表明，該批次蓋板完成電鍍后，在短時間內完成了檢驗和交付，檢驗環(huán)境溫度為25 ℃。相對濕度40％，滿足環(huán)境要求。蓋板在交付當天即在萬級潔凈房間內進行封裝。完成封裝后即貯存于氮氣保護柜，其相對濕度為l5％，溫度20℃，滿足器件貯存條件要求。因此，排除了貯存環(huán)境因素的影響。
3．2 腐蝕性玷污的影響
鍍層或其表面如果存在腐蝕性玷污，將在一定時間內發(fā)生電化學反應，形成腐蝕性物質。
對蓋板腐蝕點進行能譜(EDS)分析，檢查是否存在腐蝕性物質。結果見圖3。
圖3 腐蝕點能譜分析
Figure 3 EDS analysis for corrosion spot
由能譜分析可知，蓋板表面的腐蝕產物中，除了鐵、鎳等元素外，還有較高含量的氯元素。
氯元素在腐蝕反應中起著加速作用，對腐蝕的發(fā)展至關重要，是導致蓋板腐蝕的直接原因。氯元素的來源成為此次腐蝕故障定位的關鍵。下面對氯元素的來源進行詳細分析。
3．2．1 鍍層內部存在氯元素
蓋板電鍍生產過程中會接觸到氯元素，主要是電鍍前處理和鍍鎳過程，所接觸的氯元素為離子狀態(tài)，即Cl-。在蓋板鍍鎳、鍍金工藝過程中，鍍件始終作為陰極，通負電。而Cl-帶負電荷，同性相斥，Cl-會遠離電鍍過程中的蓋板，因此不會在鍍層內夾雜和沉積。對蓋板鍍層的淺表層和深表層進行能譜分析，結果如表1所示。
表1鍍層不同部位的能譜分析結果
Table l EDS analysis results for different positions of deposit
表l表明，鍍層不同深度處均無氯元素存在，這進一步說明氯元素不會在蓋板鍍層內部存在。
3．2．2 外部污染氯元素
蓋板表面腐蝕點中存在的氯元素不是來源于蓋板及鍍層本身，那么極有可能來源于外部環(huán)境。
追溯此批蓋板從電鍍完成后的所有轉移過程，發(fā)現該批蓋板在發(fā)貨時，因真空包裝設備發(fā)生故障，采取了臨時性包裝措施。
此類蓋板原有包裝形式如圖4所示。
圖4蓋板原有包裝形式
Figure 4 0riginal packaging method for the lid
該批受腐蝕蓋板采用的臨時包裝形式如圖5所示。
圖5蓋板臨時采用的包裝形式
Figure 5 Temporary packaging method for the Ud
此臨時包裝使用半導體器件專用塑料盒，蓋板依次放入盒內，再用泡罩塑料膜填充、壓緊后，用透明膠帶封口。
該泡罩塑料膜為聚乙烯材料，材料本身不含氯等腐蝕性物質。但經檢測，該批蓋板包裝用泡罩塑料膜有氯元素存在。由此可以得出結論：該批蓋板包裝用塑料膜受到過氯化物的污染，包裝時氯化物沾染到蓋板表面。
因此，蓋板輕微腐蝕定位在氯化物的沾污和長期貯存環(huán)境中水汽的影響。
