電子元器件的篩選與電子元器件質量控制分析

李雪

（南京先進激光技術研究院 江蘇省南京市 210000）

為了讓人們使用的電子產品更加安全可靠，其中的電子元器件極其重要，科學合理的篩選出符合的電子元器件，進行質量控制是真正發(fā)揮出電子元器件在實際應用中的性能和功能及穩(wěn)定性的前提條件。這項工作的實踐性較強，雖然一些生產商對電子元器件進行篩選，但電子元器件仍存在不符合應用要求的問題，甚至，有的生產廠商沒有進行基礎的篩選。因此，在進行一些研究項目中應用的電子元器件的篩選與質量將影響著項目研究進程及項目成果。探索出電子元器件有效篩選和控制質量的方法途徑十分必要。

1 電子元器件篩選的相關闡述

1.1 篩選的原因

需要進行篩選的主要原因，是電子元器件廠商生產出相關元器件經過初步篩選后，其質量遠遠達不到用戶實際應用的標準要求，還需要在生產商篩選的基礎上，明確相關的要求，進一步對所需的元器件篩選，主要是驗證及補充生產商在電子元器件篩選存在質量問題及不足。電子元器件在生產中也會受到一些因素如原材料、加工工藝、操作、設備波動等的影響，導致最終生產元器件無法達到用戶的應用要求，即使性能符合要求，但其中部分有可能存在缺陷或隱患因素的元器件產品，使得在使用的過程中使用壽命在降低，成為失效產品。對于不同的類型的失效情況，需要進行科學的篩選，通過一系列的試驗后排除有缺陷和失效的元器件，主要的目的是保證元器件的質量，提高使用的安全性及可靠性。

1.2 篩選范圍

電子元器件篩選范圍主要是生產廠商對元器件進行初步的篩選的前提下，元器件不符合使用者的要求；或者生產廠商對于元器件根本沒有進行篩選；現有的電子元器件篩選的技術及流程不專業(yè)；用戶對元器件應用要求嚴格；元器件篩選技術及條件不具備；用戶對生產商進行篩選的有效性產生質疑，需要再進行質量的檢測。因此，電子元器件需要選擇科學有效的方法進行篩選，嚴格控制其質量。

2 電子元器件篩選方法

2.1 功率老化

完整的電子元器件看不出任何問題，但在實際的使用中就會出現各種問題。在一定的環(huán)境溫度下，模擬電子元件器實際工作狀態(tài)，元器件增加一定的電應力，通過電應力的綜合作用來加速元器件內部的各物理、化學反應，促使元器件內部中掩藏的各種缺陷及早充分顯露出來，從而達到剔除早期失效產品的目的。這種方法能夠剔除在生產工藝制造中可能存在的如引線焊接不良、漏電、硅片裂紋等系列缺陷，都有很好的篩選效果，對于無缺陷的元器件，老化也可以促進元器件電參數穩(wěn)定[1]。

2.2 外觀及內部質量檢查

基礎元器件外觀質量檢查主要是看其外觀是否有明顯的破損，引線是否折斷、骨架是否有損壞等，檢查型號是否匹配，對于電子元器件的可調元件，檢查是否在調節(jié)范圍內、接觸點良好等，外觀情況使用顯微鏡或放大鏡進行檢查篩選，出現以上問題或其他問題的元器件予以剔除；對于一些無法用肉眼觀察到的內部缺陷就采用目檢及鏡檢技術檢查篩選，通過幾種簡單常用的鏡檢技術就能檢查出元器件引線、封裝、芯片、焊接等缺陷，這種方法能有效篩選出有缺陷等質量問題的元器件。

2.3 環(huán)境應力

在電子元器件施加隨機振動、恒定高溫、及溫度循環(huán)應力，能夠鑒別和剔除的在生產工藝引起早期失效的一種工序或方法。在環(huán)境應力下所做的一系列試驗，為發(fā)現和排除不良零件、元器件、工藝缺陷和防止出現早期失效；為暴露元器件薄弱部分及質量缺陷；目的是暴露薄弱部件及工藝缺陷。也可以在特定的環(huán)境應力下，采用低氣壓、光輻射等不同的方法進行篩選，使用不同的篩選方法，元器件篩選的結果也不盡相同，在實際的篩選中，為滿足使用的需求或達到應用的標準，根據元器件失效的特征及特點有針對性地選取環(huán)境應力篩選的方法。因此，這種篩選方法能夠很好地將有質量問題的元器件剔除。

2.4 密封性

密封性主要是封裝結構的密封性，密封性的好壞影響到產品的性能，密封性不良會使得電子元器件開路失效。這種篩選剔除密封不達標的元器件，剔除密封性不良的元器件。當多種類及多個電子元器件安裝到線路板上后，可能會出現以下的情況，在一些篩選合格沒有任何缺陷的電子元器件焊接于線路板之后，還需要對線路板進行檢測，檢測時仍會發(fā)現線路板上的電子元器件存在密封性缺陷，這可能意味著焊接過程引入某個或某些電子元器件發(fā)生密封性失效；當線路板在使用過程中出現失效時，需要確定線路板上的電子元器件是否存在密封性缺陷，如果有電子元器件密封性不合格，需要更換該電子元器件，使得線路板正常工作。

3 質量控制方法

3.1 質量控制要點

在進行幾種方法的篩選的過程中，有一些電子元器件可能在篩選檢測中出現失效，為了降低在篩選中元器件的失效率，完成篩選檢測，就必須要注意一些細節(jié)問題。首先，在進行電子元器件篩選檢測前要明確所選的方法和操作流程，確定之后嚴格按照要求執(zhí)行，因為在檢測的過程中采用方法不合理或者操作流程隨意不規(guī)范就會造成檢測失效；在進行實驗檢測前需要仔細檢查極性是否出現接反的問題，極性接反在檢測中是極有可能出現的一個問題，元器件極性接反，對質量篩選結果有很大的影響，還會讓元器件毀壞甚至是報廢，在篩選檢測前的檢查工作必須要做到位；電流及電壓是對元器件篩選檢測必不可少的條件，在篩選檢測中嚴格控制對電子元器件所加的電流及電壓，電流及電壓大于額定值，就會使得造成元器件檢測篩選失效；在電子元器件中其中的大部分都是有極性，在存放時要高度重視存放的方法，如果存放中容易高溫、引起靜電等的存放方法，元器件的性能及穩(wěn)定性就會受到很大的影響?？偟膩碚f，在進行元器件篩選檢測質量問題前，要做好一系列的檢查準備工作，需要明確篩選檢測的方法原理及基本操作流程，明確篩選檢測的條件、項目、流程及最終篩選結果參數代表的意義等；同時由于篩選方案及技術多樣化且復雜化，需要針對性的選擇有利于檢測出元器件質量問題的篩選檢測方法。

3.2 質量控制

也可選用其他質量控制的有效手段加強質量篩選。元器件篩選過程中，需要在一定的溫度范圍，對其施加電應力，模擬實際的工作，就能將掩藏無法發(fā)現的缺陷盡早充分暴露出來，這種篩選方式雖然能將失效的一部分元器件剔除，但一些元器件篩選達標后在實際應用的過程中可能還會出現失效情況。出現這種問題時，就需要采用提高通的功率、壓力及時間等進行老化試驗進行反復多次的嚴格篩選。首先，老化前，根據元器件生產的工藝資料確定檢測時的通電條件，明確元器件老化檢測條件；所使用的老化設備設施是否正常，在運行中檢定其是否合格，要在其計量檢定有效周期范圍內應用；嚴格按照老化設備的操作標準進行操作，流程要規(guī)范；在老化設備通電前要仔細檢查其是否接地、斷路及短路情況；元器件安裝到設備后，仔細檢查元器件的極性線夾、接線片等安裝情況，及時剔除有引接線安裝問題的元器件，確保在操作中不會出現松動及掉落情況，一旦出現問題將直接導致元器件毀壞甚至是報廢；電子電元器件，要遵循輕取輕放的原則，碰撞及擠壓會造成其外形或尺寸的變形，在檢測過程中插入及拔出夾線的夾具時動作要勻速緩慢，切勿用大力或動作粗魯，盡量減少因外力作用導致其機械損傷或應力疲勞；在確保元器件及設備接觸良好情況下，對元器件管腳的應力要最小；另外，對于一些在試驗檢測對靜電過于敏感的元器件要做好相關的防護措施。

3.3 電參數測試

對元器件進行篩選和質量控制，需要進行電參數測試，因其對測試的環(huán)境條件要求嚴格，對于溫濕度及大氣壓力需要嚴格控制，控制同時要加以調節(jié)[2]。且在進行測試前需要嚴格依據規(guī)范的操作流程及明確的試驗參數；電參數測試前設備校準極為關鍵，測試設備的精準度直接影響到測試的結果，必須確保其測試的精準度，由于滿足設定的精準值，試驗才能順利進行，同時其中夾具也要選擇恰當，避免因夾具不當使得測試的結果有較大差異；在進行所有的元器件測試前，先用樣品進行測試，樣品存在問題就不能進行下一步的操作，確保測試的電流和電壓在元器件額定值范圍內，仔細校正核對，確認無誤后開始測試；其中在測試中最不能忽視最為關鍵的就是試驗人員自身的素質及能力問題，如果檢測人員的綜合操作能力差，操作流程不規(guī)范，將對試驗結果有一定的影響，因此，必須予以重視。避免人為因素的損壞及報廢，同時元器件靜電也要做好防護工作。

3.4 應用DPA技術

破壞性物理分析（DPA）針對于電子元器件的設計、結構材料、制造質量和工藝情況等，對樣品進行分解以及分解前后的一系列檢驗分析，根據情況制定監(jiān)測標準。在此之前，工作人員需要解剖元器件中的內容物進行分析，呈現實際的應用效果。同批次的電子元器件，采用樣品進行DPA 監(jiān)測，并審查再次監(jiān)測的結果，全面補充其質量控制的方法措施，進一步提升其質量控制的效果。DPA 監(jiān)測主要作用是將電子元器件中不容易發(fā)現的質量缺陷充分暴露出來，特別是水汽含量方面，能合理判斷出電子元器件的失效模式。在有效期內管理人員難以發(fā)現其中的問題，但可以根據不同時期的表現，對其相關的特征進行分析總結，如腐蝕、內部焊點發(fā)生損耗等。尤其注意高端精密的電子研究項目中應用的元器件要定期采用DPA 技術進行驗證，這是質量控制最基本內容之一。此外，在對元器件進行組裝應用前再次進行DPA 分析，確保監(jiān)測的頻次達到組裝應用的標準。

4 電子元器件質量控制有效措施

4.1 管理及控制

想要確保電子元器件質量最重要的方法，是將經過層層篩選質量達到應用標準的元器件在項目及產品中進行合理的應用。即使通過篩選質量合格的元器件經過長時間的存放，其性能及穩(wěn)定性都會有不同程度的影響。而項目中的電子元器件可靠性受到其實際應用中的穩(wěn)定性能及質量有直接關系。因此，有效的管理及控制在篩選電子元器件質量的過程中，是元器件可靠安全應用的前提條件。

4.2 質量控制原則

針對實際應用從元器件質優(yōu)目錄中選擇質量最好的；相關人員需要對元器件最基礎的知識及特性要充分掌握，尤其是電子元器件的極限參數、根據應用環(huán)境及最大的額定值等；首先明確極限參數和最大額定值是否相匹配，同時在不同的應用環(huán)境及條件需要對額定值進行相關降額達到應用的要求。在對元器件質優(yōu)目錄進行制作時，需要在名單上記錄清楚供貨的廠商及單位、元器件種類及規(guī)格等，嚴格按照相關的原則執(zhí)行：優(yōu)先選擇長期供貨質量的有保障的元器件生廠產商進行合作；優(yōu)先選擇應用發(fā)展且可靠性及安全性較高的元器件成品；元器件實際的應用需要根據應用的先進性及可行性的要求標準；對嚴格篩選保留時間較長的元器件成品；最大程度上要確保選擇的元器件產品符合相關的等級規(guī)定或達到最高等級，同時又要避免等級超過標準等情況的出現；在對元器件線路設計時，設計人員完成相關的設計后，需要選擇權威及可靠的質量管理或者物資管理的部門對電子元器件的性能及穩(wěn)定性進行有效的鑒定評價及問題分析。電子元器件篩選需要符合相關的原則及要求，需要嚴格依據相關規(guī)范是否在沒有進行選用目錄中的電子元器件辦理相關的審批手續(xù)；結合實際應用中項目及系統(tǒng)的部分要求，電子元器件的抗靜電、質量達到的等級以及應用的性能等，對已經篩選完成的電子元器件檢測能否達到相關的標準；根據系統(tǒng)及設備的需要散熱特點，檢查選擇實際應用的電子器件是否完全滿足要求；元器件在應用中的設計方案對熱設計是否科學合理；詳細的設計方案過程中其中是否應用達不到要求使用的質量等級較低的元器件；在進行安裝應用的過程中應用元器件是否應用標準，應用的方法是否合理等。

4.3 規(guī)范電子元器件關鍵技術

4.3.1 刻槽技術

刻槽對電子元器件質量可靠性能穩(wěn)定影響很大。應用刻槽技術需要進行監(jiān)測，嚴格根據國家規(guī)定標準控制消融技術的要點進行，反復核對尺寸，避免因外觀影響部件缺陷；定期檢查挖掘設施設備，避免其他因素的干擾；主要記錄人員要經專業(yè)的培訓，對待工作要認真負責。

4.3.2 點焊技術

電子元器件點焊是有雙面和單面的，常見的是雙面點焊，主要是關系到電子產品設備的電極供應，通過接觸焊接點，表面使得點焊電流強度降低。在焊接操作中，務必確保不同特性的電纜保持一致；電焊技術檢查中，應加強外觀及電流強度的詳細檢查。

5 結語

質量及性能較好的元器件應用在一些電子設備及項目中發(fā)揮的可靠性及穩(wěn)定性極其重要。需要對其進行質量控制，科學篩選，有效控制其性能參數，確保充分發(fā)揮出作用，確保應用的產品及項目安全可靠。元器件篩選技術還在不斷的發(fā)展完善，但在現階段的實際應用中還需要改進，對控制元器件的質量的有效措施進行探索，確保將其應用到設備及項目中能夠穩(wěn)定運行，減少維修。