元器件“二次篩選”試驗中，我們必須要做的可靠性保障工作！

時間：2021-01-17 23:06:19

關(guān)鍵字：可靠性元器件

手機看文章

掃描二維碼
隨時隨地手機看文章

[導(dǎo)讀]電子元器件可靠性是可靠性工程的基礎(chǔ)，也是可靠性工程中最為復(fù)雜的工作。

本文來源于可靠性技術(shù)交流

現(xiàn)代的社會，航天事業(yè)正進行得如火如茶。經(jīng)歷了血的教訓(xùn)與洗禮，人們越來越重視可靠性工程的研究與探索。電子元器件可靠性是可靠性工程的基礎(chǔ)，也是可靠性工程中最為復(fù)雜的工作。從生產(chǎn)，到二次篩選，再到裝機調(diào)試和最后投入運用這一過程當中，電子元器件的可靠性保障都是十分重要的。小編兒今天主要匯總一下元器件二次篩選過程中的可靠性保障。二次篩選是元器件裝機前可靠性的重要保障過程，但是二次篩選的不當操作和防護也能給電子元器件的運用留下隱患或者直接造成失效。所以，在二次篩選檢測試驗中，從環(huán)境保護、操作審查與小心操作、靜電防護、DPA與FA等方面做好電子元器件的可靠性保障工作是十分關(guān)鍵的。 環(huán)境對電子元器件的影響 電子元器件都有一個運用環(huán)境要求，特別是溫濕度、電應(yīng)力和機械應(yīng)力的要求。像溫度傳感器、熱敏電阻這些對溫度比較敏感的器件，在貯存和運轉(zhuǎn)過程中，應(yīng)該盡量貯存在常溫條件下，運轉(zhuǎn)時盡量避免在熱阻較高、導(dǎo)熱性能差的容器中進行運轉(zhuǎn)。否則容易發(fā)生溫度劇變導(dǎo)致器件失效或長時間的高溫狀態(tài)而導(dǎo)致器件熱應(yīng)力疲勞。對于電子元器件，一般應(yīng)該輕取輕放，否則容易造成外形變形或尺寸變化。電子元器件在插入或拔出測試夾具時不能猛插猛取，否則會由于用力過大而造成機械損傷或機械應(yīng)力疲勞；在保證接觸良好的狀態(tài)下，對器件管腳施加的應(yīng)力應(yīng)該越小越好。貯存濕度不能過高，否則容易發(fā)生管腳表面腐蝕或電性能惡化。QJ2227-92《航天用電子元器件貯存和超期復(fù)驗要求》A2規(guī)定了電子元器件的有效貯存期和貯存環(huán)境，貯存的濕度越高，其有效貯存期就越短。另外，像光電器件類對輻射敏感的器件應(yīng)該盡量遠離輻射源，否則容易造成輻射損傷。

靜電防護

靜電來源：靜電的來源比較廣泛，日常生活中常見的如摩擦起電，感應(yīng)生電，人體與塵埃。工業(yè)生產(chǎn)中，由于機械的運動，電磁感應(yīng)等也容易產(chǎn)生靜電。所以機械物品上也會存在靜電荷。另外，由于能量量子的輻射與吸收，也會產(chǎn)生電荷。因為在材料中，特別是半導(dǎo)體材料，由于吸收了相應(yīng)能量量子，使得價帶上的電荷得以躍遷到導(dǎo)帶上形成自由電荷?；蛟S由于輻射能量量子而使得導(dǎo)帶上的電荷躍遷到價帶，減少了導(dǎo)帶電荷而使得電荷不平衡。其示意圖如下：

靜電放電模型及分類介紹：當前國際上，靜電放電大致可以歸納為三種主要模型：人體模型，機械模型，放電模型。人體模型等效電阻較大，機械模型等效電阻稍小，放電模型是指感應(yīng)靜電荷而產(chǎn)生放電，他可以包括帶電器件模型、電場感應(yīng)模型、帶電芯片模型。隨著納米器件的興起和半導(dǎo)體工藝向納米級推進，放電模型對電子元器件的影響也將越來越突出和明顯。靜電放電級別按元器件類型和靜電敏感度進行分類，根據(jù)GB1649-93《電子產(chǎn)品防靜電放電控制大綱》可分為1級（0～1999V）、2級（2000V～3999V）和3級（4000V～15999V）。微波器件、離散型MOS場效應(yīng)晶體管、聲表面波（SAW）器件、結(jié)型場效應(yīng)晶體管（JFETs）、電荷耦合器件（CCDs）、精密穩(wěn)壓二極管、運算放大器、薄膜電阻器、集成電路、使用1級元器件的混合電路、超高速集成電路（VHSIC）等一般均屬于1級靜電敏感元器件；試驗數(shù)據(jù)確定為2級的元器件和微電路、精密電阻網(wǎng)絡(luò)、使用2級元器件的混合電路、低功率雙極型晶體管（Ptot<100mW，Ic<100mA）等屬于2級敏感元器件；試驗數(shù)據(jù)確定為3級的元器件和微電路、Ptot<1W或Io<1A的小信號二極管、普通要求的硅整流器、光電器件、片狀電阻等屬于3級敏感元器件。根據(jù)不同防靜電級別的元器件，要不同程度的提高防靜電注意力，做好防靜電措施。靜電損傷與靜電防護：靜電損傷主要是場效應(yīng)管的絕緣柵、電路的外圍器件（保護二極管）、薄膜電阻器、金屬化條等，損傷嚴重的直接會使器件擊穿或毀壞器件，有些電路被損傷以后通過外觀檢查和電參數(shù)測試也不能暴露問題，損傷較輕的通過試驗和電參數(shù)測試也未必能夠顯示出來，這就給器件的運用留下了隱患。靜電損傷后，容易造成器件開路、短路、特性曲線惡化、反向電流加大、頻率特性惡化等失效模式。所以，在二次篩選實驗室，靜電防護也是十分重要的。靜電的防護，除了按照相關(guān)標準規(guī)范等的規(guī)定和要求進行防護外，還應(yīng)該從靜電的來源、靜電泄放的條件等方面去考慮。 DPA和FA在元器件可靠性中的作用 破壞性物理分析（以下簡稱DPA）和失效分析（以下簡稱FA）是一項新興工程，起源于二戰(zhàn)后期。從20世紀50年代開始，國外就興起了可靠性技術(shù)研究，而國內(nèi)則是從改革開放初期開始發(fā)展。

失效分析（FA）

美國軍方在20世紀60年代末到70年代初采用了以失效分析為中心的元器件質(zhì)量保證計劃，通過制造、試驗暴露問題，經(jīng)過失效分析找出原因，改進設(shè)計、工藝和管理，而后再制造，再試驗，再分析，再改進的多次循環(huán)，在6～7年間使集成電路的失效率從7×10-5/h降到3×10-9/h，集成電路的失效率降低了4個數(shù)量級，成功的實現(xiàn)了“民兵Ⅱ”洲際導(dǎo)彈計劃、阿波羅飛船登月計劃?？梢奆A在各種重大工程中的作用是功不可沒的。歸結(jié)起來，F(xiàn)A的作用有主要以下5點：

通過FA得到改進設(shè)計、工藝或應(yīng)用的理論和思想。
通過了解引起失效的物理現(xiàn)象得到預(yù)測可靠性模型公式。
為可靠性試驗（加速壽命試驗、篩選）條件提供理論依據(jù)和實際分析手段。
在處理工程遇到的元器件問題時，為是否要整批不用提供決策依據(jù)。
通過實施FA的糾正措施可以提高成品率和可靠性，減少系統(tǒng)試驗和運行工作時的故障，得到明顯的經(jīng)濟效益。

破壞性物理分析（DPA）

DPA是作為失效分析的一種補充手段，在進行產(chǎn)品的交付驗收試驗時，由具有一定權(quán)威的第三方或用戶進行的一種試驗。它的主要特點是對合格元器件做分析。 DPA的作用：如何減少缺陷是工廠可靠性工作的重要內(nèi)容。即使是合格品，也可能存在缺陷。對合格品的分析就是采用與失效分析同樣的技術(shù)方法，調(diào)查評估特性良好的電子元器件的缺陷。二次篩選試驗中，采取對合格品抽樣進行分析的措施，很容易早期發(fā)現(xiàn)電子元器件的的缺陷，以反饋給生產(chǎn)廠商改進和提高自己的生產(chǎn)工藝等。DPA有利于發(fā)現(xiàn)異常批次性的產(chǎn)品，以保證提高裝機產(chǎn)品的可靠性。例如，航天某所在對進口的某批集成電路進行DPA試驗時，發(fā)現(xiàn)所抽樣品和追加樣品均有不符合標準規(guī)范規(guī)定的裂紋，如圖2所示。在對某國產(chǎn)云母電容進行的DPA抽樣試驗中，發(fā)現(xiàn)有不少器件端電極與云母片間有較大的空洞，如圖3所示。這些都有利于拒用有批次性缺陷的電子元器件，從而更好的保證航天產(chǎn)品的可靠性。

總的來說，在二次篩選試驗中開展DPA與FA工作，對重大工程產(chǎn)品的質(zhì)量保障與可靠性提高都有著非常大的作用。 其他人為因素造成的失效： 在電子元器件的篩選檢測過程中，主要還存在以下幾種方面失效：