电子元器件可靠性与二次筛选

2019-12-02周冬娣

电子技术与软件工程 2019年14期

文/周冬娣

电子元器件是构成电子设备的重要基础，是确保设备能够可靠运行的基本所在。通常来讲，电子元器件可靠性主要涵盖固有可靠性和使用可靠性等两方面。其中电子元器件的可靠性都是基于固有可靠性而言的，而使用可靠性简而言之就是元器件交付后的可靠性问题，例如工作条件、环境条件以及人为因素等都是使用可靠性的范畴。

1 关于电子元器件的可靠性讨论

元器件存在一定的不足之处是较常出现的问题，因此，我们要借助对产品实施非破坏性筛选试验这一途径，施加合理应力，从而找出并剔除产品中存在缺陷或早期失效的产品，这也是帮助其顺利度过浴盆曲线早期失效阶段的有效措施。基于此，我们要合理运用产品的整个寿命周期，及时、积极地采用相应的工艺手段，以此增加产品所受压力，刺激潜在缺陷和隐患的暴露，进而带动产品质量的提升。虽然从客观方面来讲，实施可靠性筛选的手段对产品固有可靠性并不会产生较大的影响，但是由于缺陷是由设计和制造过程中引起的，所以在筛选时都会将上述两个过程中的缺陷暴露出来，并及时将其反馈给设计和制造环节中，从而对其给予严格的质量控制，并采取行之有效的纠正措施，使产品的可靠性得到有效的提升。

2 关于电子元器件二次筛选的讨论

2.1 二次筛选的内涵

电子元器件二次筛选简而言之就是元器件生产厂商其所开展的筛选工作与用户使用需求出现冲突时，以委派单位或使用单位为主体，基于生产筛选背景下进行再次筛选的过程，所以在此层面可以理解为，二次筛选就是在生产方筛选工作的基础上对其进行的补充与检验，从而使早期失效的产品得到及时剔除，保证系统的综合性能和可靠性。

2.2 二次筛选的目标

二次筛选质量将直接关系到型号产品的质量。同种类型下的不同型号的元器件，其筛选要求和标准也会有所差异，同时，由于元器件生产过程中具有批次多、数量大等特征，所以无论是在进度方面还是时间方面都与产品的自身要求存在不一致性。此外，筛选技术也是限制二次筛选质量的重要因素。目前，筛选技术还不够完善，一些早期失效的元器件在筛选过程中很难被发现，由此可见，我们实施二次筛选的目标就是要着重提升元器件的筛选质量和效率。

2.3 二次筛选的本质

针对不同失效模式展开具有针对性的试验，进而将一些早期失效的元器件进行剔除是二次筛选实施的本质。虽然元器件其固有的可靠性并不能借助二次筛选的途径来提升，但是，剔除不达标产品未尝不是一种提升批次产品可靠性的重要途径。以环境为立足点，在同一环境背景下生产的同一类型的元器件，其生产过程中的环境系统相同，因此，我们可以以同一环境标准为前提，以此环境下的产品元器件为对象，完成统一化、系统化筛选标准的制定。例如以半导体器件为对象实施的二次筛选，其筛选项目是具有综合性的，如对其外观予以检测、多方面展开温度测试等都是筛选过程中需要综合起来的项目。同时，还要以国军标的相关要求确定试验方式和条件，并结合元器件规范对加载力进行科学化设定。所以，以相同环境背景下的相同器件为对象，实施统一化的筛选要求是使元器件质量和效率得以充分提升的有力途径。

2.4 二次筛选的条件

在对产品元器件实施二次筛选时，要将产品试验结合起来，以此完成试验标准的制定，提高应力应用的科学性和合理性。同时还要对筛选要求予以合理控制，松紧适宜。这是因为，如果筛选要求过于严格，那么即使一些符合使用标准的元器件也会被剔除出来，增加了筛选成本和使用成本，甚至还可能出现元器件损坏的情况，元器件的潜在风险不仅不能降低，反而还会出现增加的情况；如果筛选条件不高且过于宽松，那么一些不符合使用标准的产品就会囊括在内，从而直接对元器件的可靠性产生影响。由此可见，对筛选条件进行合理化控制与制定，是电子元器件可靠性的重要保障。

2.5 电子元器件二次筛选的主要应用范围

首先，半导体分立器件的二次筛选。据了解，国内军工单位运用较多的电子元器件就是半导体分立器件，以此为对象实施的二次筛选历经了漫长时间的探索与研究，因此在此方面的经验也相当丰富。以整机使用可靠性与运行环境要求为依据，以电子元器件实验方法和试验环境标准为参照，目前我国已制定了有关电子元器件二次筛选规范，这也为半导体分立器件的二次筛选提供了重要的依据和支撑。其次，微波器件的二次筛选。常见的混合器件以及有源器件等都是微波器件的范畴，然而就目前情况而言，我国针对此方面的二次筛选工作展开仍然缺乏全面性。例如微波晶体管，由于其结构较为特殊与复杂，因此对相应设备、仪器和电路等均提出了较高的要求，但是在实际应用二次筛选方法的时候其并不能满足相关标准提出的具体要求。以继承微波组件、环形器和隔离器来讲，想要使装机质量能够得到有效的保障，通常可以借助将二次筛选工作交由委托方进行的方式，从而使双方资源都能得到最大化应用，推动筛选目标的实现，同时，其在经济上的优势也不容忽视。最后，集成电路的二次筛选。以整机设备可靠性和质量上的需求为基础，虽然集成电路器件二次筛选工作相比其他来讲具有起步晚特征，但是其却呈现了较快的发展速度，一般而言，大多数的集成电路器件都是在完成二次筛选工作的前提下实施的装机活动，并以DPA分析方法为载体，从而准确排查出常规筛选中难以发现的问题。但是在大规模集成电路应用范围扩大和相关元件普及程度的快速提升背景下，给集成电路的二次筛选又提出了新的挑战，如可焊性和筛选设备等。也正是受到这些因素的影响与制约，使得电子元器件的二次筛选工作难度又有了进一步的提升。

2.6 二次筛选需要注意的问题

（1）严格来说，二次筛选实施的是对元器件批量质量予以的检测。因此，为了确保元器件能够更好地满足整机的要求，要及时规避电应力和热应力等方面的筛选，只需对其实施常规性检测即可。例如，军用电子元器件的合格产品目录或合格制造商的元器件类型等，只要是其满足了相关筛选条件的要求，二次筛选是不需要再次进行的；对于表贴元器件来讲，其也是不需要进行二次筛选的，以防因二次筛选导致影响焊接质量等情况的发生。此外，根据产品用途不同实施具有选择性的筛选也是常见情况。例如对于宇航电子设备需要对其实施相应的抗辐照能力测试，而针对一些地面上的电子设备则不需要实施此测试过程。

（2）二次筛选实施过程中，操作的规范性、防护的严谨性都是关系到元器件后期使用质量、避免失效现象的重要因素。所以在对元器件进行二次筛选时，要加大对环境的全面检查力度，着重关注具体的操作过程和防护措施，从而为元器件的可靠性提供重要保障。同时，二次筛选过程中的应力设定，还要遵循不破坏元器件正常使用和使用周期为原则。此外，二次筛选要对温度予以合理掌控，并明确筛选过程中的极限温度，确保使用温度不会对元器件的材料和结构造成影响，有效规避元器件出现损坏等问题。

（3）二次筛选实施的顺序与后期参数检测也有着紧密的联系。在开展耐压电压和绝缘电阻测试时，都必须以耐压测试为前提，并在之后进行绝缘检测，而功能参数的检测则是最后步骤。此外，击穿电压测试也是首先进行的测试内容，之后则要对漏电和功能参数进行检测。针对一些出现递减实效率函数的元器件，二次筛选是必不可少的过程。目前，电子元器件的体积正在不断缩小，这给二次筛选的方法也提出了更高的要求，需要其不断予以改进与创新，以此确保电子元器件的质量。