CN108169651A - 一种时钟晶体振荡器检测方法 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供一种时钟晶体振荡器检测方法，包括整体检测过程、开封检测过程，所述整体检测过程包括以下步骤：用显微镜外观检查；X光检查、电流电压特征测试、密封测试、颗粒碰撞试验、超声扫描显微镜检测；所述开封检测包含以下步骤：显微镜检查、扫描电镜晶片检测、晶片功能测试、金相显微镜芯片检测、芯片功能测试、扫描电镜芯片内部检测步骤。此检测流程按照先非破坏性检测后破坏性检测的方法，缩短了失效检测步骤，提高了失效检测的效率和准确性。通过此方法的应用，可以达到在生产、试验和使用过程中提高器件质量和可靠性的目的。

Description

一种时钟晶体振荡器检测方法

技术领域

本申请涉及半导体技术领域，尤其涉及一种时钟晶体振荡器检测的方法。

背景技术

时钟晶体振荡器作为系统中电子设备的时钟发生器，有着大量且广泛的应用。由于其可以产生整个电子设备中的时钟信号，常被称为电子设备的“心脏”。

如果时钟晶体振荡器出现问题甚至停整，对电子设备的工作一定是有重大影响甚至会导致系统失效。传统的对失效时钟晶体振荡器进行失效检测的方法通常是利用经验进行检测的，目前对失效时钟晶体振荡器的检测工作并没有一套确定的检测流程及检测方法。传统的对失效时钟晶体振荡器进行失效检测的方法通常是先进行非破坏性试验，未找到失效原因后再开封进行破坏性试验，试验的类型和步骤都不固定。通过失效检测理论的指导和失效经验的总结，提供一种对失效时钟晶体振荡器进行失效检测的方法。

发明内容

本申请提出一种时钟晶体振荡器检测方法，解决试验效率低、破坏性损失大的问题。

本申请的时钟晶体振荡器检测方法，包括整体检测过程、开封检测过程。

所述整体检测过程包括以下步骤：用显微镜检查器件的外观，包括外壳、焊盘、引线，是否存在污染、脱离、缺损、锈蚀；用X光检查键合丝、导电胶和其他金属连接部位，是否存在开路、短路；

所述开封检测过程，包括以下步骤：用显微镜或金相显微镜检测晶片、电极、基座、支架、点胶点是否有损伤、污染、裂纹、破碎。

所述开封检测过程在整体检测过程之后进行；所述任意一项步骤得到肯定结果，确认所述时钟晶体振荡器失效原因，不再进行其他步骤。

进一步地，本申请所述时钟晶体振荡器检测方法，对时钟晶体振荡器的电性能进行测试，如果所述时钟晶体振荡器没有振荡信号输出，且工作电流大于或小于正常范围的工作电流值，则所述整体检测过程，还包含以下步骤：管脚电流电压特性测试，检测芯片的管脚之间是否存在开路、短路；颗粒碰撞噪声试验，检测所述时钟晶体振荡器内部是否存在多余物；所述开封检测过程，还包含以下步骤，顺序进行：使用显微镜或扫描电镜对晶片进行检查，电极表面是否存在裂纹；晶片功能测试，电阻是否满足起振条件；使用显微镜或金相显微镜芯片进行检查，键合丝是否存在烧蚀、污染、错搭；芯片表面是否存在烧蚀、污染；芯片功能测试，检测芯片内部电路是否存在短路或开路。

进一步地，如果所述时钟晶体振荡器没有振荡信号输出，且工作电流小于正常范围的工作电流值，则所述整体检测过程，还包含以下步骤：使用漏气检测设备检查所述时钟晶体振荡器的密封性能，确认所述时钟晶体振荡器是否存在漏气；所述开封检测过程，还包含以下步骤：使用扫描电镜对芯片内部进行检测，确认是否存在静电损伤或辐照损伤。

本申请任意一项实施例所述时钟晶体振荡器检测方法，在进行所述开封检测的过程之间，对所述时钟晶体振荡器进行开封的方法为以下任意一种：研磨开封、剪切开封或激光开封。

优选地，本申请任意一项实施例所述时钟晶体振荡器检测方法，还包含以下步骤：检查使用状态下的所述时钟晶体振荡器外围电路，确认是否因外围电路故障导致所述时钟晶体振荡器不工作。

优选地，本申请任意一项实施例所述时钟晶体振荡器检测方法，还包含以下步骤：记录所述时钟晶体振荡器失效前的应力过程信息；所述应力过程信息包含以下至少一种：热应力过程信息、力学应力过程信息、电学应力过程信息。

本申请实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到以下有益效果：

本方法提出了一种失效时钟晶体振荡器的检测的方法，并确定了一套针对失效时钟晶体振荡器的检测流程，此检测流程按照先非破坏性检测后破坏性检测的方法，缩短了失效检测步骤，提高了失效检测的效率和准确性。通过此方法的应用，可以达到在生产、试验和使用过程中提高器件质量和可靠性的目的。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为典型的时钟晶体振荡器组成部分的结构示意图；

图2为本发明的方案实施例流程图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请具体实施例及相应的附图对本申请技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

以下结合附图，详细说明本申请各实施例提供的技术方案。

图1为典型的时钟晶体振荡器组成部分的结构示意图。时钟晶体振荡器主要是由石英晶体谐振器、振荡电路芯片和外壳基座或支架构成的，其中，石英晶体谐振器是由石英晶片(在本申请文件中简称晶片)镀上金属电极组成，石英晶体谐振器、振荡电路芯片(在本申请文件中简称芯片)和基座或支架的连接通常采用导电胶粘接，振荡电路芯片和基座通常通过金丝键合进行电气连接。

图2为本发明的方案实施例流程图。本实施例提供的一种失效时钟晶体振荡器的检测方法，包括整体检测过程、开封检测过程。

所述整体检测过程包含以下步骤

步骤1、对失效时钟晶体振荡器进行外观检查。利用显微镜检查失效器件的外观，对外壳、焊盘或引线进行检测，看其是否有镀层污染、脱离、缺损或锈蚀等异常。如果此步骤已经可以确认失效原因，可不进行下列步骤。

步骤2、用X光检查其键合丝的键合情况和内部金属连接情况。失效时钟晶体振荡器内部可能有开路、短路情况。如果此步骤已经可以确认失效原因，可不进行下列步骤。

步骤3、通过管脚之间I-V特性测试，发现芯片管脚之间是否存在有开路、短路等失效模式。时钟晶体振荡器内部芯片可能出现功能异常，如果此步骤已经可以确认失效原因，可不进行下列步骤。

步骤4、进行颗粒碰撞噪声即PIND试验，检测其多余物情况。如果此步骤已经可以确认失效原因，时钟晶体振荡器内部有多余物，可不进行下列步骤。

步骤5、用检漏设备检测器件的密封情况,判断器件是否存在漏气现象。如果此步骤已经可以确认失效原因，可不进行下列步骤。

步骤6、利用超声扫描显微镜等其他设备进行非破坏性试验。如果此步骤发现时钟晶体振荡器内部裂纹等其他现象时，已经可以确认失效原因，可不进行下列步骤。

注意图1中步骤3～6并列在箭头图中的含义是：步骤3～6没有先后次序。步骤3～6的测试都没有确认失效原因，才进入步骤7；步骤3～6中的任意一个步骤确认失效原因，则测试结束。

如果以上的非破坏性试验结果并不能确认失效原因，则需对失效时钟晶体振荡器的进行开封，开封以后的试验均为破坏性试验。开封方法通常采用研磨开封、剪切开封或激光开封等技术，开封应最大限度地避免了新损伤的引入。开封试验过程包含以下步骤：

步骤7、对开封后的失效时钟晶体振荡器进行显微镜或金相显微镜检测。通常对晶片、电极、基座、支架、点胶点等部分进行初步的检测，看这些部位是否有损伤、污染、裂纹、破碎的现象。如果此步骤已经可以确认失效原因，可不进行下列步骤。

步骤8、也可以根据需要，用扫描电镜进行进一步的检测电极表面情况，看是否存在电极微裂纹等细微缺陷。如果此步骤已经可以确认失效原因，可不进行下列步骤。

步骤9、如果仍然不能确认失效原因，需对开封后的晶片进行功能测试，测试晶体谐振器的电性能参数是否正常，其电阻是否能满足起振条件。如果此步骤已经可以确认失效原因，可不进行下列步骤。

步骤10、如果仍然不能确认失效原因，需要将晶片去除，对下面的芯片进行显微镜或金相显微镜检测。通过检测金丝键合是否有烧蚀、污染、错搭等情况以及显微镜或金相显微镜检测其表面是否有烧蚀、污染等异常情况，确认是否为芯片表面或键合出现问题。如果此步骤已经可以确认失效原因，可不进行下列步骤。

步骤11、如果仍然不能确认失效原因，需对开封后的芯片进行功能测试。通过芯片的功能性测试，确认是否为芯片内部电路出现问题，发生短路或断路，如果确认是芯片内部问题，还需进行芯片金相显微镜检测；

步骤12、利用扫描电镜等其他设备对芯片内部进行检测，可检测到芯片内部是否有导线断路或PN结损伤的情况，例如芯片出现静电损伤或辐照损伤等等现象，最终完成失效检测工作。

需要说明的是，根据时钟晶体振荡器的电性能测试结果，结合其失效的应力过程信息，可以有针对性地设计出失效时钟晶体振荡器的失效检测方案。在下文中分别给出四种失效检测方案的实施例。

对于具体的失效情况，如果时钟晶体振荡器没有频率信号输出，会分为四种情况，第一种是其工作电流为0mA，第二种是其工作电流小于正常的工作电流，第三种是其工作电流和正常的工作电流相同，第四种是其工作电流大于正常的工作电流，他们对应的失效检测方案均有所不同，分别叙述如下。

第一种是时钟晶体振荡器没有频率信号输出，工作电流为0。此种情况下，代表时钟晶体振荡器整体没有加上电。通常的失效原因有焊盘污染导致时钟晶体振荡器没有加上电，基座或支架断开导致时钟晶体振荡器没有加上电，键合丝断开导致时钟晶体振荡器没有加上电，因此检测方案比较简单，只需进行步骤1～2、步骤7即能确认失效原因。

第二种是时钟晶体振荡器没有频率信号输出，工作电流小于正常范围的工作电流。此种情况下，代表时钟晶体振荡器谐振器部分没有工作，谐振器没有产生谐振。通常的失效原因有晶片发生破碎、裂纹或掉架，芯片出现损伤等情况。因此检测方案较为复杂，需进行步骤1到步骤12的所有步骤，才能准确确认失效原因。

第三种是时钟晶体振荡器没有频率信号输出，工作电流和正常范围的工作电流相同。此种情况下，代表时钟晶体振荡器输出没有接出。通常的失效原因有焊盘污染导致时钟晶体振荡器输出没有接出，基座或支架断开导致时钟晶体振荡器输出没有接出，键合丝断开导致时钟晶体振荡器输出没有接出，因此检测方案比较简单，只需进行步骤1～2、步骤7即能确认失效原因。

第四种是时钟晶体振荡器没有频率信号输出，工作电流大于正常范围的工作电流。此种情况下，代表时钟晶体振荡器内部电路出现过流现象。通常的失效原因有电路的端口由于多余物引起相互连接，基座或支架由于工艺问题导致端口相互连接，芯片由于过电压发生烧蚀或击穿，因此检测方案比较复杂，需要进行步骤1～4、步骤7～11即能确认失效原因。

需要说明的是，以上实施例进一步归纳为：

当确认所述时钟晶体振荡器已经失效后，检测过程包含步骤1、2、7；

当对时钟晶体振荡器的电性能进行测试，如果所述时钟晶体振荡器没有振荡信号输出，且工作电流大于或小于正常范围的工作电流值时，检测过程进一步包含步骤3、4、8～11；工作电流小于正常范围的工作电流值时，检测过程再进一步包含步骤5～6、12。

需要说明的是，在本申请文件中，所述工作电流小于正常范围的工作电流值，不包含工作电流为0的情形。

进一步地，本申请的实施例还可包含以下步骤，在所述步骤1～12之前，首先对失效时钟晶体振荡器的失效现象进行确认，排除时钟晶体振荡器由于外部连接不当或使用不当造成的失效现象误判。例如，焊接问题可以导致时钟晶体振荡器产品工作不正常，并不是时钟晶体振荡器失效。

进一步地，确实是时钟晶体振荡器失效后，做好失效产品失效前的应力过程信息的收集。应力过程信息包括热应力过程信息、力学应力过程信息以及电学应力过程信息，为了开展失效检测工作打下的基础。例如，是否为经过温度储存或温度冲击后失效；是否为经过振动试验或冲击试验后失效；是否为经过过电压试验后失效等。

其中：热应力过程信息是指时钟晶体振荡器经历了诸如高温储存、低温储存、温度冲击、温度循环、焊接等热应力过程后产生的失效，通常这些热应力过程可能导致时钟晶体振荡器内部各组成部分由于热胀冷缩系数的不同产生裂纹，或者在高温下部分组成部分出现熔化、碳化等物理化学变化，这些变化通常会引起时钟晶体振荡器出现断路、开路等导致输出电流变小的失效现象。力学应力过程信息是指时钟晶体振荡器经历了诸如振动、恒定加速度、冲击等力学应力过程后产生的失效，通常这些力学应力过程可能导致时钟晶体振荡器内部各组成部分由于外力的作用产生破碎、掉架、位移等变化，这些变化通常会引起时钟晶体振荡器出现断路、开路等导致输出电流变小甚至变为0的失效现象。电学应力过程信息是指时钟晶体振荡器经历了诸如大电压、静电、反向电压等电学应力过程后产生的失效，通常这些电学应力过程可能导致时钟晶体振荡器内部的芯片或键合丝产生损伤等变化，这些变化通常会引起时钟晶体振荡器出现断路等导致输出电流变为0的或芯片内部烧蚀等输出电流变大的失效现象。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (7)

1.一种时钟晶体振荡器检测方法，其特征在于，包括：

整体检测过程，包括以下步骤：

用显微镜检查器件的外观，包括外壳、焊盘、引线，是否存在污染、脱离、缺损、锈蚀；

用X光检查键合丝、导电胶和其他金属连接部位，是否存在开路、短路；

开封检测过程，包括以下步骤：

用显微镜或金相显微镜检测晶片、电极、基座、支架、点胶点是否有损伤、污染、裂纹、破碎；

所述开封检测过程在整体检测过程之后进行；所述任意一项步骤得到肯定结果，确认所述时钟晶体振荡器失效原因，不再进行其他步骤。

2.如权利要求1所述时钟晶体振荡器检测方法，其特征在于，对时钟晶体振荡器的电性能进行测试，如果所述时钟晶体振荡器没有振荡信号输出，且工作电流大于或小于正常范围的工作电流值，则

所述整体检测过程，还包含以下步骤

管脚电流电压特性测试，检测芯片的管脚之间是否存在开路、短路；

颗粒碰撞噪声试验，检测所述时钟晶体振荡器内部是否存在多余物；

所述开封检测过程，还包含以下步骤，顺序进行

使用显微镜或扫描电镜对晶片进行检查，电极表面是否存在裂纹；

晶片功能测试，电阻是否满足起振条件；

使用显微镜或扫描电镜对芯片进行检查，键合丝是否存在烧蚀、污染、错搭，芯片表面是否存在烧蚀、污染；

芯片功能测试，检测芯片内部电路是否存在短路或开路。

3.如权利要求2所述时钟晶体振荡器检测方法，其特征在于，如果所述时钟晶体振荡器没有振荡信号输出，且工作电流小于正常范围的工作电流值，则

所述整体检测过程，还包含以下步骤

使用漏气检测设备检查所述时钟晶体振荡器的密封性能，确认所述时钟晶体振荡器是否存在漏气；

所述开封检测过程，还包含以下步骤

使用扫描电镜对芯片内部进行检测，确认是否存在静电损伤或辐照损伤。

4.如权利要求1～3任意一项所述时钟晶体振荡器检测方法，其特征在于，在进行所述开封检测的过程之间，对所述时钟晶体振荡器进行开封的方法为以下任意一种：研磨开封、剪切开封或激光开封。

5.如权利要求1～3任意一项所述时钟晶体振荡器检测方法，其特征在于，还包含以下步骤

检查使用状态下的所述时钟晶体振荡器外围电路，确认是否因外围电路故障导致所述时钟晶体振荡器不工作。

6.如权利要求1～3任意一项所述时钟晶体振荡器检测方法，其特征在于，记录所述时钟晶体振荡器失效前的应力过程信息。

7.如权利要求6所述时钟晶体振荡器检测方法，其特征在于，所述应力过程信息包含以下至少一种：热应力过程信息、力学应力过程信息、电学应力过程信息。。