電子元器件老煉篩選方法
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發布日期： 2021.05.20
引言
元器件是電子設備和（hé）係統的基（jī）本單元，為提高係統的可靠性，必須保證元器件（jiàn）的可靠性，元器（qì）件失效率隨時間變化（huà）的過程可以用（yòng）“浴盤曲線”（圖1）描述，早（zǎo）期的（de）失效率隨時間的增加而迅速下降，使用壽命期內（nèi）失效率基本不變，老煉篩選過程就是通（tōng）過對（duì）元器件（jiàn）進行100%的非破壞性篩（shāi）選試驗，剔除（chú）具有潛在缺陷的早期失效產（chǎn）品，使其盡（jìn）快度（dù）過浴盆曲線的早期失效階段，將失效率降低到可接受（shòu）水平，同時（shí）剔除失效的元器件。
程實踐證明（míng），老煉篩選是軍用電子設備使用可靠性保證的（de）重（chóng）要環節。采取積極主動的（de）工藝手段，對元器件施加適當應力，使其潛在的缺陷激發，提（tí）前暴（bào）露隱患，能夠達到提高產品質量的目的。
1、元器件失效模式
元（yuán）器件製造工序繁多，難免會因為工藝缺（quē）陷或誤差而引起失效。為了取得良好的篩選效果，必須了解電子元器（qì）件的失效（xiào）模式和（hé）機（jī）理，以便選用有效（xiào）的篩選方法，製定準確的（de）篩選條件和（hé）失效判據。
元（yuán）器件失效模式主要（yào）有封裝（zhuāng）失效和電性能失效。封裝失效主要依靠環境應力篩選（xuǎn）來檢測。在正常情（qíng）況下是通過在檢測時施加一段時（shí）間的（de）環境應力後，對外觀進行檢查（主要是境檢，根據元器（qì）件的質量要求，采用（yòng）放大10倍元器件外觀進行（háng）檢測，也可以根據需要進行紅外、X射線檢查、氣密性篩選），當有特殊需求時，可以增加一（yī）些DPA
（破壞性物理分析（xī））測試，這些篩選項目對（duì）電（diàn）性能（néng）失效（xiào）不會（huì）產生觸（chù）發（fā）效（xiào）果。
電性能失（shī）效可以分為連接性失效、功能性失效和電參數（shù）失（shī）效。連結性失效指開路、短路以及電阻值大（dà）小的變化，這（zhè）類（lèi）失效（xiào）在元（yuán）器（qì）件失效中占較大的比例。在元器件篩選測試過程中，由於電應力（lì）所引起的大多為連結性失效（xiào）。當連結性失效模式被特定的篩選條件觸發時，往往出現的現象為元器件封裝塗覆發生鏽蝕、外殼斷裂（liè）、引線熔（róng）斷、脫落或者與其它（tā）引線短路。但有時並不全（quán）表現為連結性故障，而（ér）表現為鍵和強度不（bú）夠（gòu）、金屬疲勞等，這（zhè）樣的連（lián）結性失效可以引發（fā）功能（néng）性失效和電參數失效，需要通過功能性和電參數檢（jiǎn）測才能發現（xiàn）。電路的功能性失效（xiào）和電參數失效被特定的篩選條件觸發時，出現的現象為某些特（tè）定的功能失效、電參數超差等（děng）。
2、元（yuán）器件老（lǎo）煉篩選方法
針對元器（qì）件失效模（mó）式，常（cháng）規篩選方法一般包括:
1）檢（jiǎn）查篩選
目檢篩選和鏡檢篩選:這種方法（fǎ）簡單（dān）而高效，對檢查器件表麵的各類缺陷，觀察內部（bù）引線鍵合、芯片焊接、封裝缺陷等都十分有效。鏡檢主要（yào）有光學顯（xiǎn）微鏡、掃描（miáo）聲學顯微鏡和（hé）掃描電（diàn）子顯微鏡，其（qí）他（tā）還有X射線和紅外顯微鏡等（děng）篩選技術。
2）功率老化篩選
功率老化通過對器件（jiàn）施加過電應力，促使早期失效器件存在的潛在缺陷盡快暴露而被剔（tī）除，它能有效地剔除器件生產過程中產生的工藝缺陷，金屬化膜過薄及劃傷等。它（tā）可以分為直流偏壓和脈（mò）衝功率老化。
3）密封（fēng）性篩選
密封篩選是檢查器件（jiàn）內部（bù）是否有封裝時殘留的氣氛或由於密封性不良而滲透（tòu）的水汽，它可以分為氣泡篩選、浸液檢漏篩選、氦質譜（pǔ）儀檢漏（lòu）篩選和放射性篩選等。
4）環境應力篩選（xuǎn）
環境應力篩選是通過對產品施加合理的環境應力，將其內部的潛在缺陷（xiàn）加速（sù）變成故障，並通過檢驗發現和排除的過程。對於（yú）電子產品，通（tōng）常選用恒定高溫、溫度衝擊、溫度循環、隨機振動、掃頻振動、衝擊，還有（yǒu）高低溫循加振動等作為典型的環境篩選應力。特殊的環境應力篩選還包括鹽霧（wù）篩選、低氣壓篩選、黴菌篩選和光輻射篩選等。不同的（de）環境篩選應力的篩選效果是不同的，環境篩選有效性示意圖川（chuān），如（rú）圖2所示。此外，在常規應力篩選（xuǎn）的基礎上，國內外又發展了HAST技術（如東莞市草莓视频网站環境檢測儀器有限公司就是HAST試驗箱生產廠（chǎng）家，可定製HAST試驗箱的規格要求）。
3、元器件老煉篩選（xuǎn）方法的實現
1）外觀檢（jiǎn）查:用10倍放大鏡檢查外形、引線及材料有無缺陷。
2）溫度循環:在高低溫循（xún）環試（shì）驗箱內使元器件交替暴（bào）露在規定的極限高溫和（hé）極限低溫下，連續承受規定條件和規定次數的循環，由冷到熱或由熱到冷的總轉移時間不超過1 min，保持時間不小於10 min。
3）高溫貯存:在非工作狀態下，按（àn）照（zhào）國家標準規定的壽命試驗要求，使（shǐ）元器件放置高低溫試驗箱在規定的環境條件（jiàn）下（通常是溫度）存儲規定的時（shí）間。
4）電功率老煉:被篩選的器件一般加額定功率（lǜ），溫度基本恒定，老煉功率按元（yuán）器件各（gè）自規定的條件選取（qǔ）（見GJB128A方法（fǎ）1038-1042、GJB548A方法1015A）。
5）密封性試驗:針（zhēn）對有（yǒu）空腔的元器件，先細檢漏（lòu），後粗檢漏，內腔體積大於1 cm3 僅要求做粗檢（jiǎn）漏。
6）電參數測試（包括耐壓或漏電流等測試），按產品技術規範合同規定進行。
7）功能性測試:按產品技術規範合同（tóng）規定進行。
4、結束語
元器件（jiàn）級的篩選在我國已進行了30多年，目前，仍按有關篩選標準及型（xíng）號產品專用規範進行元器件篩選。長期工程實踐表明，元器（qì）件老煉篩選具有限度節約費（fèi）用的潛力，也（yě）是保證整機可靠性的基礎。
