电子元器件的可靠性筛选.docVIP

电子元器件的可靠性筛选 本文简述了电子元器件筛选的必要性， 分析了电子元器件的筛选项目和应力条件的选择原则， 介绍了几种常用的筛选项目和半导体的典型筛选方案设计。 随着工业、 军事和民用等部门对电子产品的质量要求日益提高， 电子设备的可靠性问题受到了越来越广泛的重视。对电子元器件进行筛选是提高电子设备可靠性的最有效措施之一。可靠性筛选的目的是从一批元器件中选出高可靠的元器件， 淘汰掉有潜在缺陷的产品。从广义上来讲， 在元器件生产过程中各种工艺质量检验以及半成品、 成品的电参数测试都是筛选， 而我们这里所讲的是专门设计用于剔除早期失效元器件的可靠性筛选。 理想的筛选希望剔除所有的劣品而不损伤优品， 但实际的筛选是不能完美无缺的， 因为受筛选项目和条件的限制， 有些劣品很可能漏过， 而有些项目有一定的破坏性， 有可能损伤优品。但是， 可以采用各种方法尽可能地达到理想状态。 1 元器件筛选的必要性 　　??? 电子元器件的固有可靠性取决于产品的可靠性设计， 在产品的制造过程中， 由于人为因素或原材料、 工艺条件、 设备条件的波动， 最终的成品不可能全部达到预期的固有可靠性。 在每一批成品中， 总有一部分产品存在一些潜在的缺陷和弱点， 这些潜在的缺陷和弱点， 在一定的应力条件下表现为早期失效。 具有早期失效的元器件的平均寿命比正常产品要短得多。电子设备能否可靠地工作基础是电子元器件能否可靠地工作。如果将早期失效的元器件装上整机、 设备， 就会使得整机、 设备的早期失效故障率大幅度增加， 其可靠性不能满足要求，而且还要付出极大的代价来维修。 因此， 应该在电子元器件装上整机、 设备之前， 就要设法把具有早期失效的元器件尽可能地加以排除， 为此就要对元器件进行筛选。 根据国内外的筛选工作经验， 通过有效的筛选可以使元器件的总使用失效率下降1 - v 2个数量级， 因此不管是军用产品还是民用产品， 筛选都是保证可靠性的重要手段。 2 筛选方案的设计原则 定义如下: 　　筛选效率　W＝剔除次品数/实际次品数 　　筛选损耗率 L＝好品损坏数/实际好品数 　　筛选淘汰率 Ｑ＝剔降次品数/进行筛选的产品总数 　　??? 理想的可靠性筛选应使W=1，L=０，这样才能达到可靠性筛选的目的。Q值大小反映了这些产品在生产过程中存在问题的大小。0值越大， 表示这批产品筛选前的可靠性越差，亦即生产过程中所存在的问题越大， 产品的成品率低。 　　筛选项目选择越多， 应力条件越严格， 劣品淘汰得越彻底， 其筛选效率就越高， 筛选出的元器件可靠性水平也越接近于产品的固有可靠性水平。但是要付出较高的费用、 较长的周期， 同时还会使不存在缺陷、 性能良好的产品的可靠性降低。故筛选条件过高就会造成不必要的浪费， 条件选择过低则劣品淘汰不彻底， 产品的使用可靠性得不到保证。 由此可见， 筛选强度不够或筛选条件过严都对整批产品的可靠性不利。 为了有效而正确地进行可靠性筛选，必须合理地确定筛选项目和筛选应力， 为此， 必须了解产品的失效机理。 产品的类型不同， 生产单位不同以及原材料及工艺流程不同时， 其失效机理就不一定相同， 因而可靠性筛选的条件也应有所不同。因此， 必须针对各种具体产品进行大量的可靠性试验和筛选摸底试验， 从而掌握产品失效机理与筛选项目间的关系。 元器件筛选方案的制订要掌握以下原则: 筛选要能有效地剔除早期失效的产品， 但不应使正常产品提高失效率。为提高筛选效率， 可进行强应力筛选， 但不应使产品产生新的失效模式。合理选择能暴露失效的最佳应力顺序。对被筛选对象可能的失效模式应有所掌握。 为制订合理有效的筛选方案， 必须了解各有关元器件的特性、 材料、 封装及制造技术。此外， 在遵循以上五条原则的同时， 应结合生产周期， 合理制定筛选时间。 3 几种常用的筛选项目 3 . 1 高温贮存 　　??? 电子元器件的失效大多数是由于体内和表面的各种物理化学变化所引起， 它们与温度有密切的关系。温度升高以后， 化学反应速度大大加快， 失效过程也得到加速。使得有缺陷的元器件能及时暴露， 予以剔除。 　　??? 高温筛选在半导体器件上被广泛采用，它能有效地剔除具有表面沽污、键合不良、氧化层有缺陷等失效机理的器件。通常在最高结温下贮存2 4 -1 6 8小时。 　　??? 高温筛选简单易行， 费用不大， 在许多元器件上都可以施行。通过高温贮存以后还可以使元器件的参数性能稳定下来， 减少使用中的参数漂移。 各种元器件的热应力和筛选时间要适当选择， 以免产生新的失效机理。 3 . 2 功率电老炼 　　筛选时， 在热电应力的共同作用下， 能很好地暴露元器件体内和表面的多种潜在缺陷，它是可靠性筛选的一个重要项目。 　　各种电子元器件通常在额定功率条件下老炼几小时至168小时，有些