关于电子元器件的二次筛选及可靠性分析

2022-12-27

一、电子元器件的二次筛选

(一) 电子元器件二次筛选的内涵及原因

电子元器件的二次筛选, 指的是当元器件生产厂商所进行的筛选难以达到用户使用需求的时候, 由委托单位或者使用单位在生产方筛选的基础之上再次进行筛选的过程, 因此, 可将二次筛选理解为对生产方筛选工作的进一步补充与检验。之所以要开展二次筛选工作, 主要原因在于在元器件生产过程中难免会受到设备因素、材料因素、技术因素与人为因素等的影响, 最终导致生产出来的产品无法达到预期要求。在同一批次的产品中, 总会出现一些具有质量隐患的产品, 这些产品的使用寿命要比其他合格产品短得多, 可被划归为早期失效产品。二次筛选工作的主要目的就是找出并剔除早期失效产品, 使系统的综合性能与可靠性得到大幅提升。

(二) 电子元器件二次筛选的主要应用范围

(1) 半导体分立器件的二次筛选。半导体分立器件是当前国内军工单位比较常用的电子元器件, 我国对这类电子元器件的二次筛选可以说已经经历了较长时间的探索和研究, 实践经验也比较丰富, 按照整机使用的可靠性与运行环境方面的要求, 并参照有关电子元器件试验方法与试验环境上的标准, 我国已经出台了电子元器件二次筛选规范, 这就使半导体分立器件的二次筛选有据可依[1]。 (2) 微波器件的二次筛选。混合器件、有源器件等都属于微波器件, 但上述这些器件的二次筛选工作还没有得到全面开展。以微波晶体管为例, 由于其在结构上具有一定的特殊性, 对设备、仪器、电路等的要求都比较高, 很多二次筛选方法在实际应用的时候都无法达到标准要求。对于集成微波组件、环形器、隔离器等来说, 为了保证其装机质量, 比较常见的是将二次筛选工作交给委托方进行, 这一方式可充分发挥出双方资源的作用, 更好地实现筛选目标, 同时也具有经济上的优势[2]。 (3) 集成电路的二次筛选。基于整机设备在可靠性与质量上的要求, 集成电路器件的二次筛选工作虽然起步时间比较晚, 但是发展速度十分迅速, 绝大多数集成电路器件在正式进行装机之前都完成了二次筛选工作, 通过采用DPA分析方法, 可发现常规筛选中难以找出的问题, 表1即为集成电路DPA分析的基本程序。然而, 随着大规模集成电路应用范围的扩大以及相关元件普及程度的提升, 集成电路器件的二次筛选又面临一系列新挑战, 包括可焊性、筛选设备等方面的局限性因素, 由于受到这些因素的制约, 导致电子元器件二次筛选工作的开展难度进一步加大。

二、电子元器件的可靠性

电子元器件本身就是一种高精度的新型元件, 其在生产与运行过程中无可避免会出现一些质量缺陷, 相关单位和人员应利用非破坏性的产品筛选试验, 通过借助适当的应力, 找出和排除存在质量隐患的早期失效产品。可靠性筛选并不能提升产品本身的可靠性, 但经过有效的筛选过程, 能全面掌握产品设计和制造过程中存在的质量隐患, 并将其反馈到设计与生产过程的质量管控当中, 便于采取质量上的纠正措施, 使产品使用的可靠性得到大幅提升。由于现代电子产品所采用的电子元器件密度比较高, 这就导致元器件之间很容易通过辐射、传到等发生热耦合, 所以, 热应力已经成为电子元器件失效的一大主要诱因。对于一些特定的电路来说, 其可靠性高低几乎完全由热环境决定, 因此, 为了实现预先设定的可靠性目标, 就必须对元器件做好适当的降温处理措施, 使之达到最低温度标准。相关专家通过研究发现:一旦温度高于规定范围时, 每升高10摄氏度, 元器件的使用年限将会相应下降1/2。通常来说, 热设计主要可通过安装散热器或者应用散热技术、制冷技术等来实现, 其中, 最为常见的一种方法就是安装散热器, 其主要目的是使半导体的温度得到有效控制[3]。

三、电子元器件二次筛选的质量控制方法

(一) 合理控制二次筛选条件与项目

为了确保电子元器件二次筛选结果的准确性和有效性, 最为重要的就是提升工作人员的专业水平, 要求其必须熟练掌握有关二次筛选的关键技术、流程以及相关条件等。以某单片集成电路的不合格品检测为例, DPA分析共包括42批次, 其中存在质量问题的为5批次, 表2展示了部分塑封电路的不合格情况, 从表中可以看出, 高低温测试的筛选率最低, 最终可计算出本批集成电路的不合格率约为12%, 由此可以看出, DPA在电子元器件二次筛选中扮演者十分重要的角色。

(二) 确保失效分析工作的高效化开展

失效分析工作作为一项新兴的分析技术开始得到广泛应用, 失效分析一般包括良品分析与失效分析两个环节, 涉及到对电子元器件应用的关键性能及可靠性的分析。相关人员必须高度重视失效分析工作, 对于规模较大、地位重要的集成电路器件来说, 必须在实际应用之前将失效分析工作落实到位, 针对调试和二次筛选环节中发现的质量不达标元器件应重点进行失效分析, 这样才能找出失效的原因。