電子元器件老煉篩選方法
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網(wǎng)絡(luò)
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瑞凱儀器
來(lái)源：
網(wǎng)絡(luò)
發(fā)布日期： 2021.05.20
引言
元器件是電子設(shè)備和系統(tǒng)的基本單元，為提高系統(tǒng)的可靠性，必須保證元器件的可靠性，元器件失效率隨時(shí)間變化的過(guò)程可以用“浴盤曲線”（圖1）描述，早期的失效率隨時(shí)間的增加而迅速下降，使用壽命期內(nèi)失效率基本不變，老煉篩選過(guò)程就是通過(guò)對(duì)元器件進(jìn)行100%的非破壞性篩選試驗(yàn)，剔除具有潛在缺陷的早期失效產(chǎn)品，使其盡快度過(guò)浴盆曲線的早期失效階段，將失效率降低到可接受水平，同時(shí)剔除失效的元器件。
程實(shí)踐證明，老煉篩選是軍用電子設(shè)備使用可靠性保證的重要環(huán)節(jié)。采取積極主動(dòng)的工藝手段，對(duì)元器件施加適當(dāng)應(yīng)力，使其潛在的缺陷激發(fā)，提前暴露隱患，能夠達(dá)到提高產(chǎn)品質(zhì)量的目的。
1、元器件失效模式
元器件制造工序繁多，難免會(huì)因?yàn)楣に嚾毕莼蛘`差而引起失效。為了取得良好的篩選效果，必須了解電子元器件的失效模式和機(jī)理，以便選用有效的篩選方法，制定準(zhǔn)確的篩選條件和失效判據(jù)。
元器件失效模式主要有封裝失效和電性能失效。封裝失效主要依靠環(huán)境應(yīng)力篩選來(lái)檢測(cè)。在正常情況下是通過(guò)在檢測(cè)時(shí)施加一段時(shí)間的環(huán)境應(yīng)力后，對(duì)外觀進(jìn)行檢查（主要是境檢，根據(jù)元器件的質(zhì)量要求，采用放大10倍元器件外觀進(jìn)行檢測(cè)，也可以根據(jù)需要進(jìn)行紅外、X射線檢查、氣密性篩選），當(dāng)有特殊需求時(shí)，可以增加一些DPA
（破壞性物理分析）測(cè)試，這些篩選項(xiàng)目對(duì)電性能失效不會(huì)產(chǎn)生觸發(fā)效果。
電性能失效可以分為連接性失效、功能性失效和電參數(shù)失效。連結(jié)性失效指開路、短路以及電阻值大小的變化，這類失效在元器件失效中占較大的比例。在元器件篩選測(cè)試過(guò)程中，由于電應(yīng)力所引起的大多為連結(jié)性失效。當(dāng)連結(jié)性失效模式被特定的篩選條件觸發(fā)時(shí)，往往出現(xiàn)的現(xiàn)象為元器件封裝涂覆發(fā)生銹蝕、外殼斷裂、引線熔斷、脫落或者與其它引線短路。但有時(shí)并不全表現(xiàn)為連結(jié)性故障，而表現(xiàn)為鍵和強(qiáng)度不夠、金屬疲勞等，這樣的連結(jié)性失效可以引發(fā)功能性失效和電參數(shù)失效，需要通過(guò)功能性和電參數(shù)檢測(cè)才能發(fā)現(xiàn)。電路的功能性失效和電參數(shù)失效被特定的篩選條件觸發(fā)時(shí)，出現(xiàn)的現(xiàn)象為某些特定的功能失效、電參數(shù)超差等。
2、元器件老煉篩選方法
針對(duì)元器件失效模式，常規(guī)篩選方法一般包括:
1）檢查篩選
目檢篩選和鏡檢篩選:這種方法簡(jiǎn)單而高效，對(duì)檢查器件表面的各類缺陷，觀察內(nèi)部引線鍵合、芯片焊接、封裝缺陷等都十分有效。鏡檢主要有光學(xué)顯微鏡、掃描聲學(xué)顯微鏡和掃描電子顯微鏡，其他還有X射線和紅外顯微鏡等篩選技術(shù)。
2）功率老化篩選
功率老化通過(guò)對(duì)器件施加過(guò)電應(yīng)力，促使早期失效器件存在的潛在缺陷盡快暴露而被剔除，它能有效地剔除器件生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的工藝缺陷，金屬化膜過(guò)薄及劃傷等。它可以分為直流偏壓和脈沖功率老化。
3）密封性篩選
密封篩選是檢查器件內(nèi)部是否有封裝時(shí)殘留的氣氛或由于密封性不良而滲透的水汽，它可以分為氣泡篩選、浸液檢漏篩選、氦質(zhì)譜儀檢漏篩選和放射性篩選等。
4）環(huán)境應(yīng)力篩選
環(huán)境應(yīng)力篩選是通過(guò)對(duì)產(chǎn)品施加合理的環(huán)境應(yīng)力，將其內(nèi)部的潛在缺陷加速變成故障，并通過(guò)檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)和排除的過(guò)程。對(duì)于電子產(chǎn)品，通常選用恒定高溫、溫度沖擊、溫度循環(huán)、隨機(jī)振動(dòng)、掃頻振動(dòng)、沖擊，還有高低溫循加振動(dòng)等作為典型的環(huán)境篩選應(yīng)力。特殊的環(huán)境應(yīng)力篩選還包括鹽霧篩選、低氣壓篩選、霉菌篩選和光輻射篩選等。不同的環(huán)境篩選應(yīng)力的篩選效果是不同的，環(huán)境篩選有效性示意圖川，如圖2所示。此外，在常規(guī)應(yīng)力篩選的基礎(chǔ)上，國(guó)內(nèi)外又發(fā)展了HAST技術(shù)（如東莞市瑞凱環(huán)境檢測(cè)儀器有限公司就是HAST試驗(yàn)箱生產(chǎn)廠家，可定制HAST試驗(yàn)箱的規(guī)格要求）。
3、元器件老煉篩選方法的實(shí)現(xiàn)
1）外觀檢查:用10倍放大鏡檢查外形、引線及材料有無(wú)缺陷。
2）溫度循環(huán):在高低溫循環(huán)試驗(yàn)箱內(nèi)使元器件交替暴露在規(guī)定的極限高溫和極限低溫下，連續(xù)承受規(guī)定條件和規(guī)定次數(shù)的循環(huán)，由冷到熱或由熱到冷的總轉(zhuǎn)移時(shí)間不超過(guò)1 min，保持時(shí)間不小于10 min。
3）高溫貯存:在非工作狀態(tài)下，按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的壽命試驗(yàn)要求，使元器件放置高低溫試驗(yàn)箱在規(guī)定的環(huán)境條件下（通常是溫度）存儲(chǔ)規(guī)定的時(shí)間。
4）電功率老煉:被篩選的器件一般加額定功率，溫度基本恒定，老煉功率按元器件各自規(guī)定的條件選取（見GJB128A方法1038-1042、GJB548A方法1015A）。
5）密封性試驗(yàn):針對(duì)有空腔的元器件，先細(xì)檢漏，后粗檢漏，內(nèi)腔體積大于1 cm3 僅要求做粗檢漏。
6）電參數(shù)測(cè)試（包括耐壓或漏電流等測(cè)試），按產(chǎn)品技術(shù)規(guī)范合同規(guī)定進(jìn)行。
7）功能性測(cè)試:按產(chǎn)品技術(shù)規(guī)范合同規(guī)定進(jìn)行。
4、結(jié)束語(yǔ)
元器件級(jí)的篩選在我國(guó)已進(jìn)行了30多年，目前，仍按有關(guān)篩選標(biāo)準(zhǔn)及型號(hào)產(chǎn)品專用規(guī)范進(jìn)行元器件篩選。長(zhǎng)期工程實(shí)踐表明，元器件老煉篩選具有限度節(jié)約費(fèi)用的潛力，也是保證整機(jī)可靠性的基礎(chǔ)。
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