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(jìn)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(jī)調(diào)試和最后投入運(yùn)用這一過程當(dāng)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(jī)前可靠性的重要保障過程，但是二次篩選的不當(dāng)操作和防護(hù)也能給電子元器件的運(yùn)用留下隱患或者直接造成失效。所以，在二次篩選檢測試驗(yàn)中，從環(huán)境保護(hù)、操作審查與小心操作、靜電防護(hù)、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(gè)運(yùn)用環(huán)境要求，特別是溫濕度、電應(yīng)力和機(jī)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(yùn)轉(zhuǎn)過程中，應(yīng)該盡量貯存在常溫條件下，運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)盡量避免在熱阻較高、導(dǎo)熱性能差的容器中進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)。否則容易發(fā)生溫度劇變導(dǎo)致器件失效或長時(shí)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(shí)不能猛插猛取，否則會由于用力過大而造成機(jī)械損傷或機(jī)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(yàn)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(yuǎn)離輻射源，否則容易造成輻射損傷。

• 靜電防護(hù)

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(jī)械的運(yùn)動，電磁感應(yīng)等也容易產(chǎn)生靜電。所以機(jī)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?yàn)樵诓牧现?，特別是半導(dǎo)體材料，由于吸收了相應(yīng)能量量子，使得價(jià)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(jià)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(dāng)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(jī)械模型，放電模型。人體模型等效電阻較大，機(jī)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(jìn)，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(jìn)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(yùn)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(yàn)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(yàn)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(hù)：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(hù)二極管）、薄膜電阻器、金屬化條等，損傷嚴(yán)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(yàn)和電參數(shù)測試也未必能夠顯示出來，這就給器件的運(yùn)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(shí)驗(yàn)室，靜電防護(hù)也是十分重要的。 靜電的防護(hù)，除了按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范等的規(guī)定和要求進(jìn)行防護(hù)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(xiàng)新興工程，起源于二戰(zhàn)后期。從20世紀(jì)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(jì)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(jì)劃，通過制造、試驗(yàn)暴露問題，經(jīng)過失效分析找出原因，改進(jìn)設(shè)計(jì)、工藝和管理，而后再制造，再試驗(yàn)，再分析，再改進(jìn)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(gè)數(shù)量級，成功的實(shí)現(xiàn)了“民兵Ⅱ”洲際導(dǎo)彈計(jì)劃、阿波羅飛船登月計(jì)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(diǎn)：

• 通過FA得到改進(jìn)設(shè)計(jì)、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(yàn)（加速壽命試驗(yàn)、篩選）條件提供理論依據(jù)和實(shí)際分析手段。
• 在處理工程遇到的元器件問題時(shí)，為是否要整批不用提供決策依據(jù)。
• 通過實(shí)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(yàn)和運(yùn)行工作時(shí)的故障，得到明顯的經(jīng)濟(jì)效益。

• 破壞性物理分析（DPA）

DPA是作為失效分析的一種補(bǔ)充手段，在進(jìn)行產(chǎn)品的交付驗(yàn)收試驗(yàn)時(shí)，由具有一定權(quán)威的第三方或用戶進(jìn)行的一種試驗(yàn)。它的主要特點(diǎn)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(yàn)中，采取對合格品抽樣進(jìn)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(jìn)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(jī)產(chǎn)品的可靠性。 例如，航天某所在對進(jìn)口的某批集成電路進(jìn)行DPA試驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)所抽樣品和追加樣品均有不符合標(biāo)準(zhǔn)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(jìn)行的DPA抽樣試驗(yàn)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(yàn)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：

• 程序設(shè)置不當(dāng)造成電子元器件的檢測失效；
• 極性接反造成元器件失效；
• 錯誤信號造成元器件失效；
• 電應(yīng)力過沖造成元器件失效；
• 適配器誤用造成電子元器件失效；
• 插拔方式不當(dāng)造成機(jī)械應(yīng)力失效；
• 在存放過程中誤將某些有極性的元器件放反等。

這些現(xiàn)象都是曾經(jīng)有過案例，如某所在檢測某一三極管時(shí)因程序設(shè)置不合理造成該器件燒毀；某廠使用的以鉭電解電容在系統(tǒng)調(diào)試中發(fā)現(xiàn)失效，調(diào)查分析原因?yàn)樵撆骷诒４孢^程中誤將其中靠近所使用器件的一只器件極性放反。 

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