元器件貯存期漫談

嚴(yán)軍政

【摘 要】 隨著電子產(chǎn)品行業(yè)的飛速發(fā)展，對元器件的儲貯存可靠性提出了越來越高的要求，元器件的貯存已經(jīng)從原來的裝機前的貯存逐步發(fā)展到更廣義的元器件非工作狀態(tài)或低功耗狀態(tài)工作模式，在現(xiàn)代電子產(chǎn)品中，非工作狀態(tài)或低功耗狀態(tài)非常普遍，大到武器系統(tǒng)如導(dǎo)彈的引信及彈載計算機，小到大眾生活中如汽車安全氣囊，空調(diào)待機系統(tǒng)等。本文對電子元器件的貯存可靠性進(jìn)行了探討，并就元器件的貯存失效模式、影響貯存期的因素以及存期確定的原則進(jìn)行了闡述。

【關(guān)鍵詞】 貯存可靠性 貯存期 有效貯存期

【Abstract】 With the rapid development of electronics industry， the demands of storage reliability of components become higher and higher . The storage of components has been gradually developed from the original storage before installation to the more generalized storage of components that are in inactive state or low power comsumption state. Among modern electronic products which are as big as weapons systems like missile fuse and onboard computer or are as small as objects of everyday life like automotive airbags and air-conditioning system，etc，inactive state or low power consumption state is very common. In this paper， storage reliability of electronic components are discussed，and the storage failure mode of components， the factors which affect the storage period and the principles that decide the storage term are expounded.

【Key words】 Storage reliability Storaging term Valid storaging term

現(xiàn)代化武器裝備是軍隊現(xiàn)代化建設(shè)的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，武器裝備的優(yōu)劣，直接影響到武器裝備建設(shè)以及部隊?wèi)?zhàn)斗力的形成，甚至關(guān)系到戰(zhàn)爭的勝負(fù)與國家民族的安危。高技術(shù)性和高可靠性是現(xiàn)代化武器裝備的兩個重要支柱，對于武器裝備來說，高可靠性比高技術(shù)性更重要。電子元器件是整機和系統(tǒng)最基本的組成部分，它的可靠性直接關(guān)系到整機或系統(tǒng)的最終可靠性。它們在實際使用過程中總要處于一定的應(yīng)用環(huán)境下，包括工作環(huán)境和非工作環(huán)境，如貯存環(huán)境，安裝環(huán)境或在整機中休眠的環(huán)境等。

非工作狀態(tài)是指電子元器件在非工作狀態(tài)下或電子器件承受低水準(zhǔn)工作應(yīng)力下，不起規(guī)定功能作用的狀態(tài)。貯存是廣義非工作狀態(tài)中最基本的類型，元器件的貯存可靠性是指元器件在規(guī)定的貯存條件下和規(guī)定的貯存時間內(nèi)，維持元器件規(guī)定功能的能力。依據(jù)目前國際形勢和電子設(shè)備系統(tǒng)應(yīng)用的需求，電子設(shè)備必須適應(yīng)長期貯存、隨時可用和能用的特點，因此迫切需要元器件能夠滿足最少貯存壽命。尤其對于長期貯存、一次性使用的電子設(shè)備系統(tǒng)，元器件的貯存可靠性更是非常重要。

1 貯存失效模式分析

長期貯存試驗和延壽試驗對失效品的分析表明，失效的主要原因是由于水汽影響，其次是芯片、引線脫落。歸納國內(nèi)外元器件常見貯存失效模式及失效原因，分別如表1和表2所示。對比統(tǒng)計分析結(jié)果，國內(nèi)外電子元器件貯存失效均包括內(nèi)部結(jié)構(gòu)失效與封裝、鍵合有關(guān)的外部結(jié)構(gòu)失效。內(nèi)部結(jié)構(gòu)失效與溫度和其它環(huán)境應(yīng)力、芯片缺陷、工藝缺陷、芯片復(fù)雜度等有關(guān)，外部結(jié)構(gòu)失效在貯存失效中占主要部分，包括封裝漏氣失效、引線焊接失效、外引線腐蝕斷裂等，是由于元器件在貯存溫度、濕度等環(huán)境應(yīng)力的作用下，其潛在的外殼、封裝工藝缺陷而導(dǎo)致的失效。

因此，元器件自身制造過程中帶來的污染及材料缺陷、工藝不足是影響其貯存壽命的主要因素。凡含有較嚴(yán)重缺陷的元器件都不能滿足系統(tǒng)長期貯存的要求，缺陷少的元器件，只要正確使用，就能滿足系統(tǒng)十幾年甚至是二十幾年的長期貯存要求，提高元器件貯存可靠性的重點在于改善其固有可靠性。

2 影響貯存期的幾個因素

影響元器件貯存期主要與元器件的貯存環(huán)境、元器件的質(zhì)量等級、元器件的復(fù)雜程度以及元器件的特殊要求等有關(guān)，下面分別陳述：

2.1 貯存環(huán)境

大多數(shù)元器件應(yīng)貯存在通風(fēng)、清潔、無腐蝕性氣體并且環(huán)境溫度及濕度可控的場所，對于特殊的元器件，還應(yīng)滿足特殊的貯存環(huán)境要求。例如，對于靜電敏感器件（如MOS器件、微波器件等），應(yīng)采取防靜電措施存放。非密封片狀元器件應(yīng)存放在充有惰性氣體的密封容器內(nèi)，或存放在采取有效防氧化措施的密封容器內(nèi)，對于微電機等機電元件還應(yīng)保持油封等。

貯存環(huán)境主要是指元器件對溫度及濕度的要求，溫度及濕度可導(dǎo)致元器件外部如銹蝕以及內(nèi)部的參數(shù)漂移等失效，是貯存期元器件失效的主要因素。

2.2 元器件的質(zhì)量等級

不同的元器件質(zhì)量等級，其在材料選用、制造工藝、檢驗等環(huán)節(jié)對質(zhì)量的控制嚴(yán)格程度不同，會導(dǎo)致元器件的失效率有較大的差別，同樣的存貯環(huán)境，高質(zhì)量等級的元器件比低質(zhì)量等級的元器件失效的概率要小的多。通過統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，原器件的內(nèi)部失效主要與芯片缺陷及工藝制造缺陷有關(guān)。

2.3 元器件的復(fù)雜度

越復(fù)雜的元器件，其基本失效率越高，相同貯存環(huán)境下，其失效的概率也越高。因此，元器件的復(fù)雜度也是影響元器件貯存期的因素之一。

2.4 裝機對象

針對整機產(chǎn)品重要程度以及元器件在整機產(chǎn)品中的不同部位不同，其對元器件裝機前的可靠度要求是不同的，重點工程的整機或一般工程重要部位的元器件，其有效貯存期要求要高一些，而一般工程產(chǎn)品或一般部位的元器件，其貯存期相對要求可低一些。

3 元器件貯存期的確定

元器件的基本有效貯存期與元器件的品種、材料、質(zhì)量等級、結(jié)構(gòu)及貯存環(huán)境有關(guān)，基本有效貯存期是未考慮元器件質(zhì)量等級的有效貯存期。元器件的有效貯存期是指在規(guī)定的貯存環(huán)境條件下存放，裝機前其質(zhì)量能滿足要求的期限。也就是說，元器件的貯存期是否合理，關(guān)鍵是看其在裝機前是否滿足使用要求。

一種元器件究竟應(yīng)該存貯多長時間，目前并沒有一個比較成熟的貯存期的失效模型，不同的行業(yè)可根據(jù)自己的行業(yè)特點以及元器件的使用環(huán)境及裝配對象，制定適合自己行業(yè)的元器件貯存期及復(fù)驗規(guī)范，如航天產(chǎn)品就有QJ2227A-2005《航天元器件有效貯存期和超期復(fù)驗要求》以及宇航部門制定了GJB/Z123-99《宇航用電子元器件有效貯存期及超期復(fù)驗指南》。制定元器件的貯存期主要考慮以下因素。

3.1 貯存環(huán)境

貯存環(huán)境是影響元器件貯存質(zhì)量的主要因素，不同的貯存環(huán)境應(yīng)制定不同的元器件貯存期。通常將元器件的通用貯存環(huán)境根據(jù)溫度濕度不同，分為幾類。如航天產(chǎn)品和宇航產(chǎn)品將通用元器件的貯存環(huán)境分為三類，如表3、表4所示。

3.2 元器件種類

不同類型的元器件，其工作原理、工藝結(jié)構(gòu)等相差非常大，基本失效率相差也是非常大的，因此，應(yīng)根據(jù)元器件不同的種類，制定不同的元器件貯存期。

3.3 質(zhì)量等級

不同的質(zhì)量等級，其失效率不同，高質(zhì)量等級的元器件比低質(zhì)量等級的元器件失效率低很多，高質(zhì)量等級的元器件應(yīng)該較低質(zhì)量等級元器件有更長的貯存期。如宇航產(chǎn)品對于器件的不同的質(zhì)量等級，給出了不同的有效貯存期調(diào)整系數(shù)，如表5所示。

3.4 元器件的復(fù)雜度

結(jié)構(gòu)越復(fù)雜的元器件，其失效率越高，貯存期相對應(yīng)短一些，結(jié)構(gòu)越簡單的元器件，失效率越低，貯存期相對應(yīng)長一些。

3.5 裝機對象

不同的裝機對象對產(chǎn)品的質(zhì)量要求不同，對于那些關(guān)鍵部位或關(guān)鍵產(chǎn)品的元器件，元器件的有效貯存期要適當(dāng)短些，而對于那些非關(guān)鍵部位或一般產(chǎn)品，元器件的有效貯存期可適當(dāng)長些。如航天產(chǎn)品根據(jù)元器件質(zhì)量及裝機使用級別，給出的有效貯存期不同的調(diào)整系數(shù)如表6所示。

3.6 質(zhì)量成本

超過貯存期的元器件，為保證產(chǎn)品的裝機質(zhì)量，往往要進(jìn)行元器件的復(fù)驗、引出端強度試驗、可焊性試驗及DPA分析等。這會產(chǎn)生較大的質(zhì)量成本，因此，元器件的有效貯存期并不是越短越好，而是要根據(jù)元器件的貯存環(huán)境、器件質(zhì)量、裝機環(huán)境、器件復(fù)雜程度及質(zhì)量成本，制定一個合適的期限。

4 結(jié)語

元器件貯存期正在由原來的狹義的裝機前的貯存期發(fā)展為非工作狀態(tài)下的廣義貯存期的概念，在當(dāng)今電子產(chǎn)品中，對非工作狀態(tài)下的元器件的貯存可靠性要求越來越高，可喜的是，現(xiàn)在研究貯存可靠性的機構(gòu)及文獻(xiàn)也越來越多，我們期待早日出現(xiàn)能符合元器件貯存的可靠性模型早日出現(xiàn)，能使元器件貯存可靠性的評價更為科學(xué)更為合理，從而對元器件貯存期的制定找出可信的依據(jù)。

參考文獻(xiàn)：

[1]楊丹，恩云飛，黃云.《電子元器件貯存可靠性及評價技術(shù)》.（信息產(chǎn)業(yè)部第五研究所）.

[2]余振醒，管長才.《航天元器件有效貯存期和超期復(fù)驗要求》.（中國航天標(biāo)準(zhǔn)化研究所）.

[3]余振醒.《軍用元器件使用質(zhì)量保證指南》.航空工業(yè)出版社.

2.3 元器件的復(fù)雜度

越復(fù)雜的元器件，其基本失效率越高，相同貯存環(huán)境下，其失效的概率也越高。因此，元器件的復(fù)雜度也是影響元器件貯存期的因素之一。

2.4 裝機對象

針對整機產(chǎn)品重要程度以及元器件在整機產(chǎn)品中的不同部位不同，其對元器件裝機前的可靠度要求是不同的，重點工程的整機或一般工程重要部位的元器件，其有效貯存期要求要高一些，而一般工程產(chǎn)品或一般部位的元器件，其貯存期相對要求可低一些。

3 元器件貯存期的確定

元器件的基本有效貯存期與元器件的品種、材料、質(zhì)量等級、結(jié)構(gòu)及貯存環(huán)境有關(guān)，基本有效貯存期是未考慮元器件質(zhì)量等級的有效貯存期。元器件的有效貯存期是指在規(guī)定的貯存環(huán)境條件下存放，裝機前其質(zhì)量能滿足要求的期限。也就是說，元器件的貯存期是否合理，關(guān)鍵是看其在裝機前是否滿足使用要求。

一種元器件究竟應(yīng)該存貯多長時間，目前并沒有一個比較成熟的貯存期的失效模型，不同的行業(yè)可根據(jù)自己的行業(yè)特點以及元器件的使用環(huán)境及裝配對象，制定適合自己行業(yè)的元器件貯存期及復(fù)驗規(guī)范，如航天產(chǎn)品就有QJ2227A-2005《航天元器件有效貯存期和超期復(fù)驗要求》以及宇航部門制定了GJB/Z123-99《宇航用電子元器件有效貯存期及超期復(fù)驗指南》。制定元器件的貯存期主要考慮以下因素。

3.1 貯存環(huán)境

貯存環(huán)境是影響元器件貯存質(zhì)量的主要因素，不同的貯存環(huán)境應(yīng)制定不同的元器件貯存期。通常將元器件的通用貯存環(huán)境根據(jù)溫度濕度不同，分為幾類。如航天產(chǎn)品和宇航產(chǎn)品將通用元器件的貯存環(huán)境分為三類，如表3、表4所示。

3.2 元器件種類

不同類型的元器件，其工作原理、工藝結(jié)構(gòu)等相差非常大，基本失效率相差也是非常大的，因此，應(yīng)根據(jù)元器件不同的種類，制定不同的元器件貯存期。

3.3 質(zhì)量等級

不同的質(zhì)量等級，其失效率不同，高質(zhì)量等級的元器件比低質(zhì)量等級的元器件失效率低很多，高質(zhì)量等級的元器件應(yīng)該較低質(zhì)量等級元器件有更長的貯存期。如宇航產(chǎn)品對于器件的不同的質(zhì)量等級，給出了不同的有效貯存期調(diào)整系數(shù)，如表5所示。

3.4 元器件的復(fù)雜度

結(jié)構(gòu)越復(fù)雜的元器件，其失效率越高，貯存期相對應(yīng)短一些，結(jié)構(gòu)越簡單的元器件，失效率越低，貯存期相對應(yīng)長一些。

3.5 裝機對象

不同的裝機對象對產(chǎn)品的質(zhì)量要求不同，對于那些關(guān)鍵部位或關(guān)鍵產(chǎn)品的元器件，元器件的有效貯存期要適當(dāng)短些，而對于那些非關(guān)鍵部位或一般產(chǎn)品，元器件的有效貯存期可適當(dāng)長些。如航天產(chǎn)品根據(jù)元器件質(zhì)量及裝機使用級別，給出的有效貯存期不同的調(diào)整系數(shù)如表6所示。

3.6 質(zhì)量成本

超過貯存期的元器件，為保證產(chǎn)品的裝機質(zhì)量，往往要進(jìn)行元器件的復(fù)驗、引出端強度試驗、可焊性試驗及DPA分析等。這會產(chǎn)生較大的質(zhì)量成本，因此，元器件的有效貯存期并不是越短越好，而是要根據(jù)元器件的貯存環(huán)境、器件質(zhì)量、裝機環(huán)境、器件復(fù)雜程度及質(zhì)量成本，制定一個合適的期限。

4 結(jié)語

元器件貯存期正在由原來的狹義的裝機前的貯存期發(fā)展為非工作狀態(tài)下的廣義貯存期的概念，在當(dāng)今電子產(chǎn)品中，對非工作狀態(tài)下的元器件的貯存可靠性要求越來越高，可喜的是，現(xiàn)在研究貯存可靠性的機構(gòu)及文獻(xiàn)也越來越多，我們期待早日出現(xiàn)能符合元器件貯存的可靠性模型早日出現(xiàn)，能使元器件貯存可靠性的評價更為科學(xué)更為合理，從而對元器件貯存期的制定找出可信的依據(jù)。

參考文獻(xiàn)：

[1]楊丹，恩云飛，黃云.《電子元器件貯存可靠性及評價技術(shù)》.（信息產(chǎn)業(yè)部第五研究所）.

[2]余振醒，管長才.《航天元器件有效貯存期和超期復(fù)驗要求》.（中國航天標(biāo)準(zhǔn)化研究所）.

[3]余振醒.《軍用元器件使用質(zhì)量保證指南》.航空工業(yè)出版社.

2.3 元器件的復(fù)雜度

越復(fù)雜的元器件，其基本失效率越高，相同貯存環(huán)境下，其失效的概率也越高。因此，元器件的復(fù)雜度也是影響元器件貯存期的因素之一。

2.4 裝機對象

針對整機產(chǎn)品重要程度以及元器件在整機產(chǎn)品中的不同部位不同，其對元器件裝機前的可靠度要求是不同的，重點工程的整機或一般工程重要部位的元器件，其有效貯存期要求要高一些，而一般工程產(chǎn)品或一般部位的元器件，其貯存期相對要求可低一些。

3 元器件貯存期的確定

元器件的基本有效貯存期與元器件的品種、材料、質(zhì)量等級、結(jié)構(gòu)及貯存環(huán)境有關(guān)，基本有效貯存期是未考慮元器件質(zhì)量等級的有效貯存期。元器件的有效貯存期是指在規(guī)定的貯存環(huán)境條件下存放，裝機前其質(zhì)量能滿足要求的期限。也就是說，元器件的貯存期是否合理，關(guān)鍵是看其在裝機前是否滿足使用要求。

一種元器件究竟應(yīng)該存貯多長時間，目前并沒有一個比較成熟的貯存期的失效模型，不同的行業(yè)可根據(jù)自己的行業(yè)特點以及元器件的使用環(huán)境及裝配對象，制定適合自己行業(yè)的元器件貯存期及復(fù)驗規(guī)范，如航天產(chǎn)品就有QJ2227A-2005《航天元器件有效貯存期和超期復(fù)驗要求》以及宇航部門制定了GJB/Z123-99《宇航用電子元器件有效貯存期及超期復(fù)驗指南》。制定元器件的貯存期主要考慮以下因素。

3.1 貯存環(huán)境

貯存環(huán)境是影響元器件貯存質(zhì)量的主要因素，不同的貯存環(huán)境應(yīng)制定不同的元器件貯存期。通常將元器件的通用貯存環(huán)境根據(jù)溫度濕度不同，分為幾類。如航天產(chǎn)品和宇航產(chǎn)品將通用元器件的貯存環(huán)境分為三類，如表3、表4所示。

3.2 元器件種類

不同類型的元器件，其工作原理、工藝結(jié)構(gòu)等相差非常大，基本失效率相差也是非常大的，因此，應(yīng)根據(jù)元器件不同的種類，制定不同的元器件貯存期。

3.3 質(zhì)量等級

不同的質(zhì)量等級，其失效率不同，高質(zhì)量等級的元器件比低質(zhì)量等級的元器件失效率低很多，高質(zhì)量等級的元器件應(yīng)該較低質(zhì)量等級元器件有更長的貯存期。如宇航產(chǎn)品對于器件的不同的質(zhì)量等級，給出了不同的有效貯存期調(diào)整系數(shù)，如表5所示。

3.4 元器件的復(fù)雜度

結(jié)構(gòu)越復(fù)雜的元器件，其失效率越高，貯存期相對應(yīng)短一些，結(jié)構(gòu)越簡單的元器件，失效率越低，貯存期相對應(yīng)長一些。

3.5 裝機對象

不同的裝機對象對產(chǎn)品的質(zhì)量要求不同，對于那些關(guān)鍵部位或關(guān)鍵產(chǎn)品的元器件，元器件的有效貯存期要適當(dāng)短些，而對于那些非關(guān)鍵部位或一般產(chǎn)品，元器件的有效貯存期可適當(dāng)長些。如航天產(chǎn)品根據(jù)元器件質(zhì)量及裝機使用級別，給出的有效貯存期不同的調(diào)整系數(shù)如表6所示。

3.6 質(zhì)量成本

超過貯存期的元器件，為保證產(chǎn)品的裝機質(zhì)量，往往要進(jìn)行元器件的復(fù)驗、引出端強度試驗、可焊性試驗及DPA分析等。這會產(chǎn)生較大的質(zhì)量成本，因此，元器件的有效貯存期并不是越短越好，而是要根據(jù)元器件的貯存環(huán)境、器件質(zhì)量、裝機環(huán)境、器件復(fù)雜程度及質(zhì)量成本，制定一個合適的期限。

4 結(jié)語

元器件貯存期正在由原來的狹義的裝機前的貯存期發(fā)展為非工作狀態(tài)下的廣義貯存期的概念，在當(dāng)今電子產(chǎn)品中，對非工作狀態(tài)下的元器件的貯存可靠性要求越來越高，可喜的是，現(xiàn)在研究貯存可靠性的機構(gòu)及文獻(xiàn)也越來越多，我們期待早日出現(xiàn)能符合元器件貯存的可靠性模型早日出現(xiàn)，能使元器件貯存可靠性的評價更為科學(xué)更為合理，從而對元器件貯存期的制定找出可信的依據(jù)。

參考文獻(xiàn)：

[1]楊丹，恩云飛，黃云.《電子元器件貯存可靠性及評價技術(shù)》.（信息產(chǎn)業(yè)部第五研究所）.

[2]余振醒，管長才.《航天元器件有效貯存期和超期復(fù)驗要求》.（中國航天標(biāo)準(zhǔn)化研究所）.

[3]余振醒.《軍用元器件使用質(zhì)量保證指南》.航空工業(yè)出版社.