電子元器件老煉篩選方法
作者：
網絡
編輯：
瑞凱儀器
來源：
網絡
發布日期： 2021.05.20
引言
元器件是電子設備和系統的基本單元，為提高系統的可靠性，必須保證元器件的可靠性，元器件失效率隨時間變化的過程可以用“浴盤曲線”（圖1）描述，早期的失效率隨時間的增加而迅速下降，使用壽命期內失效率基本不變，老煉篩選過程就是通過對元器件進行100%的非破壞性篩選試驗，剔除具有潛在缺陷的早期失效產品，使其盡快度過浴盆曲線的早期失效階段，將失效率降低到可接受水平，同時剔除失效的元器件。
程實踐證明，老煉篩選是軍用電子設備使用可靠性保證的重要環節。采取積極主動的工藝手段，對元器件施加適當應力，使其潛在的缺陷激發，提前暴露隱患，能夠達到提高產品質量的目的。
1、元器件失效模式
元器件制造工序繁多，難免會因為工藝缺陷或誤差而引起失效。為了取得良好的篩選效果，必須了解電子元器件的失效模式和機理，以便選用有效的篩選方法，制定準確的篩選條件和失效判據。
元器件失效模式主要有封裝失效和電性能失效。封裝失效主要依靠環境應力篩選來檢測。在正常情況下是通過在檢測時施加一段時間的環境應力后，對外觀進行檢查（主要是境檢，根據元器件的質量要求，采用放大10倍元器件外觀進行檢測，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，可以增加一些DPA
（破壞性物理分析）測試，這些篩選項目對電性能失效不會產生觸發效果。
電性能失效可以分為連接性失效、功能性失效和電參數失效。連結性失效指開路、短路以及電阻值大小的變化，這類失效在元器件失效中占較大的比例。在元器件篩選測試過程中，由于電應力所引起的大多為連結性失效。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涂覆發生銹蝕、外殼斷裂、引線熔斷、脫落或者與其它引線短路。但有時并不全表現為連結性故障，而表現為鍵和強度不夠、金屬疲勞等，這樣的連結性失效可以引發功能性失效和電參數失效，需要通過功能性和電參數檢測才能發現。電路的功能性失效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定的功能失效、電參數超差等。
2、元器件老煉篩選方法
針對元器件失效模式，常規篩選方法一般包括:
1）檢查篩選
目檢篩選和鏡檢篩選:這種方法簡單而高效，對檢查器件表面的各類缺陷，觀察內部引線鍵合、芯片焊接、封裝缺陷等都十分有效。鏡檢主要有光學顯微鏡、掃描聲學顯微鏡和掃描電子顯微鏡，其他還有X射線和紅外顯微鏡等篩選技術。
2）功率老化篩選
功率老化通過對器件施加過電應力，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。它可以分為直流偏壓和脈沖功率老化。
3）密封性篩選
密封篩選是檢查器件內部是否有封裝時殘留的氣氛或由于密封性不良而滲透的水汽，它可以分為氣泡篩選、浸液檢漏篩選、氦質譜儀檢漏篩選和放射性篩選等。
4）環境應力篩選
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加速變成故障，并通過檢驗發現和排除的過程。對于電子產品，通常選用恒定高溫、溫度沖擊、溫度循環、隨機振動、掃頻振動、沖擊，還有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篩選、低氣壓篩選、霉菌篩選和光輻射篩選等。不同的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，如圖2所示。此外，在常規應力篩選的基礎上，國內外又發展了HAST技術（如東莞市瑞凱環境檢測儀器有限公司就是HAST試驗箱生產廠家，可定制HAST試驗箱的規格要求）。
3、元器件老煉篩選方法的實現
1）外觀檢查:用10倍放大鏡檢查外形、引線及材料有無缺陷。
2）溫度循環:在高低溫循環試驗箱內使元器件交替暴露在規定的極限高溫和極限低溫下，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，保持時間不小于10 min。
3）高溫貯存:在非工作狀態下，按照國家標準規定的壽命試驗要求，使元器件放置高低溫試驗箱在規定的環境條件下（通常是溫度）存儲規定的時間。
4）電功率老煉:被篩選的器件一般加額定功率，溫度基本恒定，老煉功率按元器件各自規定的條件選?。ㄒ奊JB128A方法1038-1042、GJB548A方法1015A）。
5）密封性試驗:針對有空腔的元器件，先細檢漏，后粗檢漏，內腔體積大于1 cm3 僅要求做粗檢漏。
6）電參數測試（包括耐壓或漏電流等測試），按產品技術規范合同規定進行。
7）功能性測試:按產品技術規范合同規定進行。
4、結束語
元器件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號產品專用規范進行元器件篩選。長期工程實踐表明，元器件老煉篩選具有限度節約費用的潛力，也是保證整機可靠性的基礎。
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