电子元器件检验过程控制及优化措施研究

【摘要】抽样检验是成品检验过程中一种常用的检验方法，以少数样品的检验结果来评价整批元器件的质量，因此提交检验的样本、样品的抽取以及试验过程的控制，在整个检验过程中相当重要。本文结合实际工作中检验情况，简要阐述如何做好检验过程的控制。

【关键词】成品检验；抽样；试验样品；过程控制

【DOI编码】10.3969/j.issn.1674-4977.2024.05.057

Research on Process Control and Optimization Measures for Electronic Component Inspection

NIAN Tantan， YU Yao， WANG Guoning， PAN Tinglong

（East China Institute of Optoelectronic Integrated Devices， Bengbu 233000， China）

Abstract： Sampling inspection is a common inspection method in the inspection process， to a few samples of the test results， to evaluate the quality of the whole batch of components， so sample extraction， test process control， in the whole inspection process is very important， combined with the actual work of the inspection situation， briefly describes how to do a good job in the inspection process control.

Keywords： finished product inspection； sampling； est sample； process control

0前言

检验伴随着电子元器件生产的整个过程，按产品的加工流程一般分为来料检验、工序检验、成品检验。前两者分别对组成电子元器件的原材料及加工工艺过程的质量控制，而成品检验则是通过抽样的方式按文件要求对生产完成的产品进行各种可靠性试验，以验证整批产品是否满足用户要求，并检验组成产品的原材料是否合格及加工过程是否受控。

1电子元器件成品检验的重要性

成品检验是电子元器件出厂前的最后一步检验，是保证产品质量及杜绝有缺陷或不合格品流向市场的重要质量控制手段，成品检验过程中，数据的判定、比对及各项检验试验过程的控制，对评价电路质量是否符合用户需求起着至关重要的作用。为确保产品质量并提高检验效率，电子元器件在出厂前必须遵循规定的抽样方案进行检验。这意味着从一批或一个生产过程中随机抽取部分个体或材料进行检查。由于不可能进行百分之百的检验。因此，在整个检验过程中，多个因素都会影响产品的检验结果以及对整批产品可靠性水平的判断。这包括试验样品的前期应力筛选处理，检验试验样品的选择，以及检验过程中的控制。只有通过精确的前期筛选和严格的质量控制，我们才能确保检验结果的准确性，并准确评估整批产品的可靠性。本文将从待验产品的前期应力筛选过程，样品的抽取、转运与储存，试验过程的控制等方面对当前存在的问题进行研究分析并提出一定的改进意见，以保证检验试验过程受控，从而保证试验结果的准确性。

2电子元器件成品检验内容

电子元器件种类繁多。按功能结构可分为模拟集成电路和数字集成电路；按集成电路制作工艺可分为半导体集成电路和薄膜集成电路；按封装材料分为金属管壳封装、陶瓷管壳封装和塑封等三类；不同类型的元器件检验内容也有差别。通过对比GJB 597B—2012《半导体集成电路通用规范》、GJB 2438B—2017《混合集成电路通用规范》、GJB 548B—2005《微电子器件试验方法和程序》及GJB 7400—2011《合格制造厂认证用半导体集成电路通用规范》中规定的检验要求，通常将经过应力筛选后的电子元器件检验项目分为电性能测试、力学试验、环境试验等。在电子元器件筛选完成后，要经受A、B、C、D、E组检验：

1）A组检验包含电性能测试。

2）B组检验包含外形尺寸、耐溶剂性、内部目检及机械检查、键合强度、芯片剪切强度、可焊性、密封（细检和粗检）、X射线、超声检查。

3）C组检验分为C1、C2、C3、C4、C5组检验：C1组检验包含耐焊接热、外部目检、PIND、温度循环、机械冲击或恒定加速度、随机振动、密封（细检和粗检）、PIND、目检、终点电测试，C2组检验包含稳态寿命，终点电测试，C3组检验包含内部水汽含量，C4组检验包含内部目检、引线键合强度、元件剪切强度，C5组包含ESD检验。

4）D组检验分为D1、D2、D3组检验：D1组检验包含热冲击、稳定性烘焙、引线牢固性、密封（细检和粗检），D2组为盐雾试验，D3组检验金属外壳绝缘。

5）E组辐射强度保证试验（一般用于航天），个别试验在不同的规范内定义的分组内容可能不同。例如，GJB 7400—2011《合格制造厂认证用半导体集成电路通用规范》中规定的D组检验项目就和其他三个规范规定的C组存在共同点，但是试验考察的本质是相同的。

塑封的半导体集成电子元器件在进行D组检验还需要进行预处理，按封装形式不同可将其分为表贴（SMD）和直插（DIP）两种形式，不同封装形式的产品预处理内容也不同。通常塑封表贴的半导体集成电子元器件属于非气密性器件，封装材料内部很容易受外部环境中潮气的侵蚀，在后续使用过程中，容易受焊接高温的影响，将会引起器件界面分层，甚至爆裂；对于此类封装的半导体集成电子元器件国标中规定的预处理试验流程是按相对应的器件详细规范的规定进行，而产品详细规范一般都是项目负责人依据用户技术协议要求并结合相对应的国标和总规范的要求编制而成，导致部分公司的项目负责人在编写规范时无依据可循，只能进行简单的高温烘焙，以此处理产品内部渗入的水汽，但是我们查阅国外NASA发布的塑封微电路选用、筛选和鉴定指南中关于塑封集成电路预处理试验，根据其指向的试验依据标准是JESD22—A113F《可靠性测试前非密封表面贴装器件预处理》，该标准规定采用温度循环、烘烤和回流焊等组合的方式进行预处理。

塑封直插的半导体集成电子元器件预处理过程与表贴的不同，在GJB 7400—2011《合格制造厂认证用半导体集成电路通用规范》中4.5表6中有明确规定，在进行D4组试验前只需按照GJB 548B—2005《微电子器件试验方法和程序》中方法2030超声检测和GJB 360B—2009《电子及电器元件试验方法》中方法210耐焊接热处理即可。

3检验试验过程中常见的问题及影响

3.1检验批提交审查问题

提交成品检验的电子元器件，必须经过环境和力学方面的应力筛选。元器件应力筛选既是一种工艺，也是一种试验，就是人为地为元器件制造早期的工作条件，目的是迫使存在于产品中可能变成早期故障的缺陷提前激发成故障。只有通过应力筛选消除早期故障、剔除失效元器件的样本，元器件的检验和试验结果才更有意义。由于电子元器件生产批量大、批数多，而且每种器件的工作原理和技术特征又不同，因此，不同的元器件筛选检测方法也不同，合格判定标准也不同。

为提高电子元器件的可靠性，生产完成的军用电子元器件必须经过100%的应力筛选，施加应力水平以能激发出故障、不损坏产品为原则，筛选结果要满足PDA（允许不合格品率）要求且不存在典型失效或公司内控的质量目标要求。PDA是在完成规定的100%筛选试验项目后，接收某批产品时允许出现的不合格品的最大百分数。GJB 2438B—2017《混合集成电路通用规范》中C4.8.1及GJB 7400—2011《合格制造厂认证用半导体集成电路通用规范》中4.5表1A和表1B都明确指明老炼完成后的常温静态电测试失效的产品数量才能纳入PDA的计算，人员操作和设备故障引起的失效不应纳入PDA的统计计算，筛选完成的产品合格率达到规定的要求才允许提交检验。因此，这就要求检验员具备区分筛选过程中每个失效产品的失效原因，并能分类统计的能力。而在实际生产过程中，由于检验员的粗心大意或专业技能不足会导致PDA计算错误和对典型失效产品统计有误，从而影响对产品质量水平的判断。除了保证对失效产品统计计算的准确外，还应防止产品的筛选流程未完成或筛选过程中漏项、增项等以及筛选条件与产品的文件要求不一致等问题。提交检验批的产品符合工艺文件和筛选文件要求，是检验产品生产过程稳定性及产品可靠性的前提。

3.2检验样本量大小的选取问题

在抽样检验过程中，一般通过以下三种方式确定受检样品的大小。

1）规定的固定样本量，是一种最基本和比较普遍的抽样方案。

2）按照既定的可接受质量水平（AQL）与检验水平来确定样本量，AQL值由供应商与采购方依据技术规格或合同条款共同确定。检验水平分为七类：三种常规检验水平与四种特殊检验水平。检验员依据待检产品的检验级别及AQL值，通过查阅标准表格来确定样本大小。该抽样方法主要适用于生产过程稳定或连续生产的批次。

3）按批允许不合格品率即LTPD值的大小，通过查表确定样本量，此方案将以很高的置信度保证不合格品率大于规定的LTPD值的批不会被接收。

在实际检验中由于集成电路的品种多，每种电路的质量特性和生产加工情况不同，所以规定的抽样标准也不同。抽样方式的多样化会导致检验员在抽样时由于专业知识认知不足、粗心大意或凭经验等主观意见，错误地认定待检产品样本的大小。少抽则影响产品的检验数据和质量判定，不能真实地反映产品的质量水平。多抽则造成人员和设备的浪费，增加检验成本。准确无误地确定抽样数量，是检验实施过程的前提，也是保证产品检出率的重要保证。

3.3样品转运过程的问题

在样品转运过程中，可能会存在静电损伤、应力损坏、样品丢失、混批等因素，电子元器件是对静电比较敏感的器件，尤其是需要专业机构来确认或实施的检验的转运过程，往往需要长途运输。由于电子元器件的封装形式、管壳和引脚的材料、外形尺寸的大小、器件的防静电等级等不同，如果转运工具或包装材料选择不当，在转运过程由于震动、掉落、堆挤、受潮、静电等都会对待检样品造成损坏或丢失，从而破坏样品的初始检验状态，最终影响试验结果的准确性，增加检验周期，导致产品交付节点延期，造成检验成本增加。

3.4样品交接存放问题

在试验样品的检验过程中，有些试验项目需要委托给特定的检测机构进行试验，如机械应力、环境应力、电应力试验等。为了缩短检验周期有些试验项目需要并行开展，所以同种型号、同批次、相同数量的试验样品可能会同时进行不同的试验。在交接过程中会存在样本数量、试验项目交接混乱，或受设备试验能力和人员的影响，接收方在接收到样品时不能第一时间进行试验，造成样品要在检测方存放一段时间。如果存放不当会造成样品表面氧化，对非密封性的模块电路可能会造成内部器件失效。

3.5检验试验过程的问题

检验试验过程是整个产品检验试验的关键。试验过程是否受控、试验操作人员是否规范、试验设备和检测仪器是否在计量有效期等，都将影响试验数据的准确性。尤其在进行机械应力试验时，如使用不适用的工装，会引入试验条件以外的力，造成封装材料形变开裂等损伤；设备接地不好，在传递电流时会引起突然的振荡，从而引起电流波动，产生过电应力导致待检产品发生介质击穿或表面击穿等故障；试验人员操作不规范，未按要求采取防静电措施、未持证上岗、进行试验前设备未校准等都会对检验结果造成影响。

4检验试验过程中的优化及改进措施

4.1加强班组管理制定可视化检验操作

班组是组成公司的最小单元，同时也是保证产品质量和可靠性的重要单元。程序文件给出班组的职责及工作要求，每个参与检验试验的班组都应将程序文件要求转化成可视化的操作过程，让检验试验人员更便于结合实际过程进行理解。尤其对影响检验过程及数据的关键性检验项应重点标记出来，如筛选项目的完整性及试验条件准确性的核实，防止出现试验条件过松或过紧，影响产品的可靠性。明确一般检查项，如提交检验产品的实际数量和包装的完整性，初步肉眼检查产品外观等。

4.2加强检验员专业技能培训

检验员是实施检验过程的核心，他们的专业技术能力和工作责任心直接影响整个检验试验的质量。因此，定期开展检验员的专业技能和职业道德培训至关重要。这些培训旨在加深检验员对品质审查和检验技术的理解，确保他们具备足够的专业知识和技术能力。同时，加强检验员职业道德的培养也同样重要，这有助于提高他们的专业素养和责任心。通过这些措施，检验员将能够更加严格地按照检验要求进行工作，认真履行自己的职责，确保检验过程的准确性和可靠性。

4.3定制专用的检验样品转运工具

根据待验元器件的封装形式及特性，定制适用样品盛放容器，对场效应晶体管、CMOS电路静电放电敏感的元器件等，应存放在具防静电的转运容器内。在检验样品的抽取过程中，禁止检验员在未佩戴防静电手腕的情况下，用手或身体其他部位触摸电路。电子元器件在转运容器中要分开隔离摆放，减少器件之间相互碰撞，造成电子元器件内部结构损坏导致功能失效。在转运过程中，人工转运待验样品存在脱手摔落的风险，应使用专用的转运小车。将存放待检电路的转运容器放在小车上进行转运，不仅可以有效地防止转运容器掉落，造成器件丢失、损坏，还可以有效地降低检验成本及提高检验结果的判定。

4.4完善样品交接程序和存储管理

检验样品交接要做到底数清楚，委托单资料要确保填写无误，并与实物相符。交接时必须当面交验清楚，按样品名称、型号、批号、数量、试验条件等进行核对，确认无误后签字验收；应制定相应的样品标识控制方法和程序以便后期追溯和控制；制作专用的样品存放柜，保持柜内清洁、通风、无腐蚀性气体，存储的温度和相对湿度必要时要保持柜内温度：-5～ 30℃，相对湿度：20%～75%；检验合格的检测样品应分开存放，做好标识，防止样品混淆，用防静电袋和抽真空的方式装进合适的包装盒保存，并做好台账记录。

4.5加强试验过程控制及监督

编制试验过程作业指导书，内容应包括工作过程的方法步骤、工作区域的管理要求、检验设备操作人员的资质要求等。制定有针对性的监督计划，明确监督计划的内容、方式和要求。质量监督计划的内容可以从检验试验人员的专业技术能力、检验试验的理解、检验试验的工况环境、检测设备的运行状况、检验方法的选择和使用、试验过程是否规范、原始记录的填写是否与实际检测相符等方面进行。具体内容要与试验过程中存在的相对薄弱环节相适应，一旦确定监督计划后要程序化、规范化，并严格执行监督计划的内容。

5结束语

检验试验的过程监督与控制是一个持续改进的过程。检验数据的准确性，不仅与试验环境及设备有关，更与检验试验人员的专业素养和职业道德息息相关。在实施电子元器件的检验试验过程中只有不断提升检验试验人员的技术能力，加强试验过程控制，使整个过程规范有序，才能把握好产品质量关。保证出厂产品满足用户需求，捍卫企业的形象，为企业产品扬名。

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[9]李良巧.可靠性工程师手册[M].北京：中国人民大学出版社，2012.

【作者简介】

年探探，男，1989年出生，工程师，学士，研究方向为微电子器件可靠性检测。

（编辑：于淼）