電子元器件可靠性與二次篩選

文/周冬娣

電子元器件是構(gòu)成電子設(shè)備的重要基礎(chǔ)，是確保設(shè)備能夠可靠運行的基本所在。通常來講，電子元器件可靠性主要涵蓋固有可靠性和使用可靠性等兩方面。其中電子元器件的可靠性都是基于固有可靠性而言的，而使用可靠性簡而言之就是元器件交付后的可靠性問題，例如工作條件、環(huán)境條件以及人為因素等都是使用可靠性的范疇。

1 關(guān)于電子元器件的可靠性討論

元器件存在一定的不足之處是較常出現(xiàn)的問題，因此，我們要借助對產(chǎn)品實施非破壞性篩選試驗這一途徑，施加合理應(yīng)力，從而找出并剔除產(chǎn)品中存在缺陷或早期失效的產(chǎn)品，這也是幫助其順利度過浴盆曲線早期失效階段的有效措施?；诖?，我們要合理運用產(chǎn)品的整個壽命周期，及時、積極地采用相應(yīng)的工藝手段，以此增加產(chǎn)品所受壓力，刺激潛在缺陷和隱患的暴露，進而帶動產(chǎn)品質(zhì)量的提升。雖然從客觀方面來講，實施可靠性篩選的手段對產(chǎn)品固有可靠性并不會產(chǎn)生較大的影響，但是由于缺陷是由設(shè)計和制造過程中引起的，所以在篩選時都會將上述兩個過程中的缺陷暴露出來，并及時將其反饋給設(shè)計和制造環(huán)節(jié)中，從而對其給予嚴(yán)格的質(zhì)量控制，并采取行之有效的糾正措施，使產(chǎn)品的可靠性得到有效的提升。

2 關(guān)于電子元器件二次篩選的討論

2.1 二次篩選的內(nèi)涵

電子元器件二次篩選簡而言之就是元器件生產(chǎn)廠商其所開展的篩選工作與用戶使用需求出現(xiàn)沖突時，以委派單位或使用單位為主體，基于生產(chǎn)篩選背景下進行再次篩選的過程，所以在此層面可以理解為，二次篩選就是在生產(chǎn)方篩選工作的基礎(chǔ)上對其進行的補充與檢驗，從而使早期失效的產(chǎn)品得到及時剔除，保證系統(tǒng)的綜合性能和可靠性。

2.2 二次篩選的目標(biāo)

二次篩選質(zhì)量將直接關(guān)系到型號產(chǎn)品的質(zhì)量。同種類型下的不同型號的元器件，其篩選要求和標(biāo)準(zhǔn)也會有所差異，同時，由于元器件生產(chǎn)過程中具有批次多、數(shù)量大等特征，所以無論是在進度方面還是時間方面都與產(chǎn)品的自身要求存在不一致性。此外，篩選技術(shù)也是限制二次篩選質(zhì)量的重要因素。目前，篩選技術(shù)還不夠完善，一些早期失效的元器件在篩選過程中很難被發(fā)現(xiàn)，由此可見，我們實施二次篩選的目標(biāo)就是要著重提升元器件的篩選質(zhì)量和效率。

2.3 二次篩選的本質(zhì)

針對不同失效模式展開具有針對性的試驗，進而將一些早期失效的元器件進行剔除是二次篩選實施的本質(zhì)。雖然元器件其固有的可靠性并不能借助二次篩選的途徑來提升，但是，剔除不達(dá)標(biāo)產(chǎn)品未嘗不是一種提升批次產(chǎn)品可靠性的重要途徑。以環(huán)境為立足點，在同一環(huán)境背景下生產(chǎn)的同一類型的元器件，其生產(chǎn)過程中的環(huán)境系統(tǒng)相同，因此，我們可以以同一環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)為前提，以此環(huán)境下的產(chǎn)品元器件為對象，完成統(tǒng)一化、系統(tǒng)化篩選標(biāo)準(zhǔn)的制定。例如以半導(dǎo)體器件為對象實施的二次篩選，其篩選項目是具有綜合性的，如對其外觀予以檢測、多方面展開溫度測試等都是篩選過程中需要綜合起來的項目。同時，還要以國軍標(biāo)的相關(guān)要求確定試驗方式和條件，并結(jié)合元器件規(guī)范對加載力進行科學(xué)化設(shè)定。所以，以相同環(huán)境背景下的相同器件為對象，實施統(tǒng)一化的篩選要求是使元器件質(zhì)量和效率得以充分提升的有力途徑。

2.4 二次篩選的條件

在對產(chǎn)品元器件實施二次篩選時，要將產(chǎn)品試驗結(jié)合起來，以此完成試驗標(biāo)準(zhǔn)的制定，提高應(yīng)力應(yīng)用的科學(xué)性和合理性。同時還要對篩選要求予以合理控制，松緊適宜。這是因為，如果篩選要求過于嚴(yán)格，那么即使一些符合使用標(biāo)準(zhǔn)的元器件也會被剔除出來，增加了篩選成本和使用成本，甚至還可能出現(xiàn)元器件損壞的情況，元器件的潛在風(fēng)險不僅不能降低，反而還會出現(xiàn)增加的情況；如果篩選條件不高且過于寬松，那么一些不符合使用標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品就會囊括在內(nèi)，從而直接對元器件的可靠性產(chǎn)生影響。由此可見，對篩選條件進行合理化控制與制定，是電子元器件可靠性的重要保障。

2.5 電子元器件二次篩選的主要應(yīng)用范圍

首先，半導(dǎo)體分立器件的二次篩選。據(jù)了解，國內(nèi)軍工單位運用較多的電子元器件就是半導(dǎo)體分立器件，以此為對象實施的二次篩選歷經(jīng)了漫長時間的探索與研究，因此在此方面的經(jīng)驗也相當(dāng)豐富。以整機使用可靠性與運行環(huán)境要求為依據(jù)，以電子元器件實驗方法和試驗環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)為參照，目前我國已制定了有關(guān)電子元器件二次篩選規(guī)范，這也為半導(dǎo)體分立器件的二次篩選提供了重要的依據(jù)和支撐。其次，微波器件的二次篩選。常見的混合器件以及有源器件等都是微波器件的范疇，然而就目前情況而言，我國針對此方面的二次篩選工作展開仍然缺乏全面性。例如微波晶體管，由于其結(jié)構(gòu)較為特殊與復(fù)雜，因此對相應(yīng)設(shè)備、儀器和電路等均提出了較高的要求，但是在實際應(yīng)用二次篩選方法的時候其并不能滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)提出的具體要求。以繼承微波組件、環(huán)形器和隔離器來講，想要使裝機質(zhì)量能夠得到有效的保障，通?？梢越柚鷮⒍魏Y選工作交由委托方進行的方式，從而使雙方資源都能得到最大化應(yīng)用，推動篩選目標(biāo)的實現(xiàn)，同時，其在經(jīng)濟上的優(yōu)勢也不容忽視。最后，集成電路的二次篩選。以整機設(shè)備可靠性和質(zhì)量上的需求為基礎(chǔ)，雖然集成電路器件二次篩選工作相比其他來講具有起步晚特征，但是其卻呈現(xiàn)了較快的發(fā)展速度，一般而言，大多數(shù)的集成電路器件都是在完成二次篩選工作的前提下實施的裝機活動，并以DPA分析方法為載體，從而準(zhǔn)確排查出常規(guī)篩選中難以發(fā)現(xiàn)的問題。但是在大規(guī)模集成電路應(yīng)用范圍擴大和相關(guān)元件普及程度的快速提升背景下，給集成電路的二次篩選又提出了新的挑戰(zhàn)，如可焊性和篩選設(shè)備等。也正是受到這些因素的影響與制約，使得電子元器件的二次篩選工作難度又有了進一步的提升。

2.6 二次篩選需要注意的問題

（1）嚴(yán)格來說，二次篩選實施的是對元器件批量質(zhì)量予以的檢測。因此，為了確保元器件能夠更好地滿足整機的要求，要及時規(guī)避電應(yīng)力和熱應(yīng)力等方面的篩選，只需對其實施常規(guī)性檢測即可。例如，軍用電子元器件的合格產(chǎn)品目錄或合格制造商的元器件類型等，只要是其滿足了相關(guān)篩選條件的要求，二次篩選是不需要再次進行的；對于表貼元器件來講，其也是不需要進行二次篩選的，以防因二次篩選導(dǎo)致影響焊接質(zhì)量等情況的發(fā)生。此外，根據(jù)產(chǎn)品用途不同實施具有選擇性的篩選也是常見情況。例如對于宇航電子設(shè)備需要對其實施相應(yīng)的抗輻照能力測試，而針對一些地面上的電子設(shè)備則不需要實施此測試過程。

（2）二次篩選實施過程中，操作的規(guī)范性、防護的嚴(yán)謹(jǐn)性都是關(guān)系到元器件后期使用質(zhì)量、避免失效現(xiàn)象的重要因素。所以在對元器件進行二次篩選時，要加大對環(huán)境的全面檢查力度，著重關(guān)注具體的操作過程和防護措施，從而為元器件的可靠性提供重要保障。同時，二次篩選過程中的應(yīng)力設(shè)定，還要遵循不破壞元器件正常使用和使用周期為原則。此外，二次篩選要對溫度予以合理掌控，并明確篩選過程中的極限溫度，確保使用溫度不會對元器件的材料和結(jié)構(gòu)造成影響，有效規(guī)避元器件出現(xiàn)損壞等問題。

（3）二次篩選實施的順序與后期參數(shù)檢測也有著緊密的聯(lián)系。在開展耐壓電壓和絕緣電阻測試時，都必須以耐壓測試為前提，并在之后進行絕緣檢測，而功能參數(shù)的檢測則是最后步驟。此外，擊穿電壓測試也是首先進行的測試內(nèi)容，之后則要對漏電和功能參數(shù)進行檢測。針對一些出現(xiàn)遞減實效率函數(shù)的元器件，二次篩選是必不可少的過程。目前，電子元器件的體積正在不斷縮小，這給二次篩選的方法也提出了更高的要求，需要其不斷予以改進與創(chuàng)新，以此確保電子元器件的質(zhì)量。

3 結(jié)束語

總之，電子元器件的可靠性是提升整機應(yīng)用可靠性的關(guān)鍵所在。因此，想要充分提升元器件生產(chǎn)批質(zhì)量，就需要對元器件二次篩選的可靠性保證技術(shù)予以重視，并借助元器件的顆粒選擇與控制，縮小元器件的失效率，從而使元器件的可靠性得到充分的提升。