军用外购元器件筛选方案探究

刘殿金，魏　兵，陈新强

（中船重工第七二四研究所，江苏南京，211153）

军用外购元器件筛选方案探究

刘殿金，魏兵，陈新强

（中船重工第七二四研究所，江苏南京，211153）

本文阐述了外购元器件常用筛选项目的优缺点，分析了筛选技术条件，包括筛选项目、顺序、应力量值确定的原则，为电路设计人员制定筛选条件提供方法和依据。

元器件；失效；筛选原则；工作流程

0　引言

筛选试验是指为选择具有一定特性的产品或剔除早期失效的产品而进行的试验。本文讨论的筛选试验主要是指剔除早期失效的产品而进行的试验。元器件制造好后由元器件生产方进行的出厂筛选称为“一次筛选”，当“一次筛选”的技术条件不能完全满足使用方对外购元器件的可靠性要求时，使用方对外购元器件按照验收细则和相关标准进行的再筛称为“二次筛选”或称“补充筛选”。即二次筛选是指已采购的器件在“一次筛选”试验没有满足使用方规定的项目要求的技术条件时，由使用方进行的筛选。

1　外购器件常用的筛选项目

1.1高温贮存

高温贮存是一种加速性质的贮存寿命试验。它的作用主要是利用热应力的作用，加速器件内部化学反映，使器件内部的水蒸气或其它离子引起腐蚀作用。如表面漏电、表面沾污、金——铝之间氧化物的生成等缺陷，通过高温贮存使器件内部在的污染，引线焊接不良、氧化层缺陷的器件能提前暴露。高温贮存筛选简单易行，费用不大，在许多外购器件上都可以施行。

1.2功率电老炼

功率电老炼是给试验的电子元器件通电，模拟实际工作条件，它是一种对元器件多种潜在故障都有检验作用的有效措施，但是，要取得最佳筛选效果，国外把168小时作为功率电老炼时间的最低要求。也就是说，要想通过此项试验使大部分早期失效器件得到淘汰，达到浴盒曲线的拐弯处，最少要老化168小时。这么长的老化时间，一般单位很难做到。

1.3温度循环

温度循环筛选利用了极端高温和极端低温间的热胀冷缩应力，来淘汰由于器件内部材料热膨胀系数不匹配造成的早期失效产品。是目前广为采用并认为是一种最有效的筛选方法。微电子器件是由各种不同材料构成，如硅芯片、氧化硅绝缘膜、铝互连线、金属引线及封装等材料。由于这些材料的热膨胀系数各不相同，一旦受到巨烈的温度变化，就会在不同材料的交界面产生压缩或拉伸应力，造成器件芯片与管脚之间的键合失效，管壳的密封性受到破坏，某些材料的热疲劳劣化等。

1.4振动

振动试验模拟产品使用过程中的振动环境， 能有效地剔除瞬时短、 断路等机械结构不良的元器件以及整机中的虚焊等故障。典型的振动条件是： 频率2 0 ～ 2000 Hz ，加速度2～20 g，扫描1～2周期，在共振点附近要多停留一段时间。

2　筛选方案的设计原则

外购元器件的筛选方案体现在筛选技术条件之中，筛选技术条件设计是否合理直接影响筛选效果，影响电子产品的质量和可靠性，影响费用和代价。筛选技术条件包括筛选项目、筛选方法、筛选顺序、应力量值（包括持续时间或循环次数）等。总的原则是根据有关元器件的特性参数、生产工艺状况，从设计、材料、工艺方面可能存在的缺陷（故障模式分布）选择有效的筛选项目和方法。同时要根据试验和现场使用中元器件失效统计分析及筛选效果的工程经验加以修正逐步完善。

2.1筛选项目和方法应根据元器件失效模式的概率分布确定

外购器件的筛选应以失效机理和失效模式为切入点——因失效机理和失效模式而发现应力因素，因失效机理和失效模式而建立起针对应力因素筛选的项目，因失效机理和失效模式而完善针对应力因素量级的确定的筛选模式。每一台电子整机产品内都要用到很多外购器件，外购器件进单位时全部逐一检验筛选，事实上是困难的。同时，随着生产水平和的进步，外购器件的质量已经明显提高，并且外购器件生产企业普遍开展了在权威机构监督下的质量认证，一般都能够向用户提供准确的技术资料和质量保证书。因此，作为“二次筛选”的整机生产厂家在对外购器件进行使用筛选时，应该根据外购器件在电路中的失效机理和失效模式，按照国家标准和企业标准，分别选择、确定某种外购器件的筛选筛选项目和方法。

2.2筛选应力值应根据元器件失效率可接受水平确定

一般来说筛选应力值高、时间长，元器件可达到较低的失效率水平。换言之，要求元器件质量等级高（失效率低），则需适当提高应力量值。大量试验统计表明适当提高筛选温度可缩短筛选时间。

2.3筛选项目顺序确定的原则

总的原则是有利于促进激发早期失效，尽可能节省时间和费用。具体可按如下原则安排：

a）失效概率最大的筛选方法首先做。

b）当一种失效模式可以与其他失效模式产生关联时，应将此失效模式的筛选放在前面。

c）使用不同方法对同一种失效模式进行筛选时，首先考虑失效概率的分布，容易触发失效的筛选方法首先进行。

d）考虑经济性，便宜的先做。

e）考虑时间性，时间长的后做。

f）测试顺序的安排是后面的参数能够检查元器件经前面参数测试后可能产生的变化。如有耐电压、绝缘电阻测试要求的元器件，耐压在前、绝缘在后，功能参数最后测试。

3　筛选工作流程

目前国内使用的主要筛选工作流程如下表1：

由表1可以看出，依据决定元器件测试筛选先后次序的原则优化以后的筛选顺序能够及时判别各种失效的发生，同时，当元器件产生失效时，通过失效时元器件所处的阶段准确判定元器件的失效模式，为元器件和整机系统的可靠性设计提供了准确的依据。

4　结论

本文通过阐述了外购元器件常用筛选项目的优缺点，结合元器件筛选原则，给出了元器件筛选先后次序工作流程，这个工作流程对平时的工作有很大的指导作用。通过这个工作流程的使用，可以迅速判断元器件的失效原因和模式，节省分析的时间和成本，从而提高产品的可靠性。

［1］ 孙青等编著.电子元器件可靠性工程［M］. 电子工业出版社，2002.

［2］ 朱瑜. 元器件测试筛选先后次序的决定原则［J］. 电子工程师. 2008（03） .

［3］ 朱文冰. 航天产品电子元器件的可靠性控制［J］. 电子工程师. 2006（03） .

［4］ 黄云. 电子元器件可靠性增长的分析技术［J］. 电子产品可靠性与环境试验. 2004（03） .

［5］ 肖虹，田宇，蔡少英，刘涌. 国外军用电子元器件可靠性技术研究进展［J］. 电子产品可靠性与环境试验. 2005（S1） .

Military outsourcing components screening scheme research

Liu Dianjin，Wei Bing，Chen Xinqiang
（Research Institute of China shipbuilding industry，No.724，Nanjing，Jiangsu，211153）

It describes the advantages and disadvantages of outsourcing components commonly used screening project，analyzes the screening conditions，including screening programs，order，principle stress level which determined to provide a method and basis for circuit designers to develop filters.

components；invalid；filter principle；workflow

表1　筛选工作流程

刘殿金（1984-），男，硕士研究生，研究方向：电子元器件测试