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        元器件可靠性篩選的次序是由什么決定的?

        發布時間:2017/10/12 14:33:25   發布人:管理員

        元器件是整機的基礎,它在制造過程中可能會由于本身固有的缺陷或制造工藝的控制不當,在使用中形成與時間或應力有關的失效。為了保證整批元器件的可靠性,滿足整機要求,必須把使用條件下可能出現初期失效的元器件剔除。


        元器件的失效率隨時間變化的過程可以用類似"浴盆曲線"的失效率曲線來描述,早期失效率隨時間的增加而迅速下降,使用壽命期(或稱偶然失效期)內失效率基本不變。


        篩選的過程就是促使元器件提前進入失效率基本保持常數的使用壽命期,同時在此期間剔除失效的元器件。


        事物的好與壞的判別必須要有標準去衡量。判斷元器件的失效與否是由失效判別標準一一失效判據所確定的。


        失效判據是質量和可靠性的指標,有時也有成本的內涵,所以元器件失效不僅指功能的完全喪失,而且指電學特性或物理參數降低到不能滿足規定的要求。簡而言之,產品失去規定的功能稱為失效。


        在選擇可靠性篩選次序時先先了解一下元器件失效都有哪些?


        失效一般分為現場失效和試驗失效。


        現場失效一般是在裝機以后出現的失效,因此,我們在元器件測試篩選過程中只考慮試驗失效。


        試驗失效主要是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。


        所謂環境應力篩選,即在篩選時選擇若干典型的環境因素,施加于產品的硬件上,使各種潛在的缺陷加速為早期故障,然后加以排除,使產品可靠性接近設計的固有可靠性水平,而不使產品受到疲勞損傷。


        在正常情況下是通過在檢測時施加一段時問的環境應力后,對外觀的檢查(主要是鏡檢,根據元器件的質量要求,采用放大10倍對元器件外觀進行檢測;也可以根據需要安排紅外線及X射線檢查),以及氣密性篩選來完成,當有特殊需要時,可以增加一些DPA(破壞性物理分析)等特殊測試。


        這些篩選項目對電性能失效模式不會產生觸發效果。所以,一般將封裝失效的篩選放在前面,電性能失效的篩選放在后面。


        電性能失效可以分為連結性失效、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有較大的比例。因為在元器件篩選測試過程中,由于過電應力所引起的大多為連結性失效,同時,連結性失效可以引發功能性失效和電參數失效,但是功能性失效和電參數失效不會引發連結性失效。


        主要原因是,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、脫落或者與其他引線短路,主要表現為機械和熱應力損傷,但是有時并不表現為連結性故障,而是反映為金屬疲勞、鍵合強度不夠等問題,這些本身不會引發連結性失效,但是會引發功能性失效和電參數失效,需要通過功能性和電參數監測才能發現。


        但是,電路的功能性失效和電參數失效被特定的的篩選條件觸發時,出現的現象是某些特定的功能失效、電參數超差等。


        造成這些失效的主要原因在于:制造、設計中的缺陷以及生產工藝控制不嚴,使生產過程中各種生產要素如空氣潔凈度等級、超純水的質量監測、超純氣體和化學試劑達不到規定的要求;在運輸轉運過程中由于防靜電措施不到位也會發生靜電損傷。


        這些因素作用下半導體晶體會受到各種表面污染物的玷污,會使產品不能達到規定的質量等級要求。當受到特定的外部條件激發的情況下,就會產生功能性失效和電參數失效,但是這些功能性失效和電參數失效造成的影響往往只能造成元器件部分的功能失去作用,還不能使芯片的封裝和各部分的連結線出現燒毀、短路、開路等現象,所以電路的功能性失效和電參數失效與連結性失效不產生引發效果。


        在安排測試篩選先后次序時,有兩種方案:


        a)方案1:將不產生連環引發效果的失效模式篩選放在前面,將可以與其他失效模式產生連環引發效果的失效模式篩選放在后面。


        b)方案2:將可以與其他失效模式產生連環引發效果的失效模式篩選放在前面,將不產生連環引發效果的失效模式篩選放在后面。


        如果選擇方案1,會發現將可以與其他失效模式產生連環引發效果的失效模式篩選放在后面時,出現本身失效模式沒有被觸發、其他關聯的相關失效模式被觸發的情況時,這種帶有缺陷的元器件不能被準確地定位、剔除,因為該類失效模式的檢測已經在前面做過了。而選擇方案2就可以非常有效地避免上述問題的發生,使篩選過程優質、經濟和高效。


        因此,決定元器件測試篩選先后次序的原則是:


        • 失效概率最大的篩選方法首先做。

        • 當一種失效模式可以與其他失效模式產生關聯時,應將此失效模式的篩選放在前面。

        • 使用不同方法對同一種失效模式進行篩選時,首先考慮失效概率的分布,容易觸發失效的篩選方法首先進行。

        • 考慮經濟性,便宜的先做。

        • 考慮時間性,時間長的后做。

        • 測試順序的安排是后面的參數能夠檢查元器件經前面參數測試后可能產生的變化。對有耐電壓、絕緣電阻測試要求的元器件,耐壓在前、絕緣在后,功能參數最后測試;對有擊穿電壓和漏電流測試要求的元器件,擊穿電壓在前,漏電流在后,功能參數最后測試。

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