電子元器件的貯存可靠性研究

高景旭　楊恒

摘 要：電子元器件隨著電子工業(yè)的發(fā)展已經(jīng)在人們的生產(chǎn)生活的各個領(lǐng)域得到應(yīng)用。對于一些特殊領(lǐng)域其電子裝備卻存在長期貯存，靈活使用的狀態(tài)，而這些電子元件一般也屬關(guān)鍵或核心元件，因此保障電子元器件的可靠性具有十分重要的意義。為了能夠有效保障電子元器件的貯存可靠性，一般采取對電子元器件的貯存實驗進行考核和評價，其通過科學的手段和數(shù)據(jù)分析得出電子元器件是否可靠的結(jié)論，進而采取相應(yīng)的措施來進一步保障電子元器件的功能完好性。

關(guān)鍵詞：電子元器件；貯存；可靠性；研究

前言

電子元器件的可靠性主要是指電器元器件能夠在規(guī)定的時間內(nèi)和環(huán)境條件下完成所規(guī)定的功能。在現(xiàn)代工業(yè)或現(xiàn)代裝備特別是軍事裝備當中，電子元器件是各類系統(tǒng)最基礎(chǔ)的零部件，一旦其出現(xiàn)功能失效或功能失常等不可靠現(xiàn)象便會直接導致整個裝備的失效。特別是在一些特殊環(huán)境下，電子元器件長期處在一種特殊的溫度、濕度以及化學貯存的條件下。同時一些電子元器件還長期處于這種環(huán)境下，因此常常會有一些電子元器件隨著貯存年限的增加，導致其內(nèi)部模塊老化、腐蝕進而引起失效。

1 貯存可靠性的意義和重要性

通過大量的實踐表明，一些貯存時間超過10年以上的電子元器件，在經(jīng)過延壽試驗后，性能普遍存在一定的問題，大多數(shù)電子元器件達不到系統(tǒng)貯存期限的要求。而在對這些電子元器件失效的進一步研究表明，其失效原因不僅是內(nèi)部模塊問題，同時還有制造工藝問題，這就導致了一些問題和缺陷在電子元器件的制造初期不容易被發(fā)現(xiàn)，進而導致更大的問題出現(xiàn)。因此對于電子元器件貯存的可靠性研究不僅能夠保障電子元器件的應(yīng)用可靠性，同時也能通過一些技術(shù)手段或?qū)嶒灠l(fā)現(xiàn)一些工藝上的缺陷，進而對于電子元器件的長期可靠性以及裝備的可靠性帶來積極的意義。

2 依據(jù)貯存可靠性研究分析電子元器件失效原因

在經(jīng)過長期對電子元器件貯存可靠性研究，以及對于電子元器件貯存試驗和延壽試驗的分析表明，國內(nèi)外電子元器件較為常見的失效形式和失效原因如下。

2.1 國內(nèi)電子元器件貯存失效形式及原因

對于國內(nèi)電子元器件，一般混合集成電路的失效形式為電路參數(shù)漂移，外引線斷裂，其失效原因有粘接失效，鍵合失效，鋁金屬化腐蝕和引線腐蝕等；半導體分立器件常見的失效形式為開路，參數(shù)漂移，漏氣等，其失效原因有引線的焊接缺陷，水汽影響以及密封性差等；電真空器件常見的失效形式為真空度下降和燈絲斷開，其失效原因有管殼漏氣、腐蝕和脆化等；電阻器常見的失效形式為斷路和阻值漂移，其失效原因有電極與基片的焊接缺陷，導電粘合劑膨脹和老化使得導電微粒松散等；電容器常見的失效形式為參數(shù)漂移，絕緣材料或介質(zhì)變質(zhì)以及開路等，其失效原因有內(nèi)部污染以及熱應(yīng)力導致芯組與引線接觸電阻增大，潮氣侵入芯組內(nèi)部，介質(zhì)潮解，氣孔和微裂縫缺陷等；電磁繼電器常見的失效形式為接觸電阻不穩(wěn)定，外引線斷裂，漏氣等，其失效原因有觸點電化學腐蝕，有機污染物揮發(fā)，引線腐蝕和密封性差等；連接器常見的失效形式為銹蝕，其失效原因為絕緣材料老化電化學腐蝕；頻率元件的常見失效形式為停振和晶片破裂，其失效原因為水汽影響和晶片自身缺陷；射頻電纜常見的失效形式為短路，其失效原因為絕緣材料老化。

2.2 國外電子元器件貯存失效形式及原因

對于國外電子元器件，一般單片微型器件的失效形式為導線連接缺陷，斷路，短路其失效原因有連接不良，過連接，連接不重合及磨損，腐蝕和絕緣損壞等；混合集成電路常見的失效形式為超出公差，電阻器斷線，電容器斷路，短路等，其失效原因有電阻器破損，電阻器超出公差，粘結(jié)失效，電容耦合，電參數(shù)漂移，元件裂紋或斷線以及絕緣損壞等；分立半導體常見的失效形式為擊穿，漏電，增益失效和晶體管失效等，其失效原因有結(jié)晶不完善，模片和導線焊接缺陷以及材料污染等；電子真空管常見的失效形式為真空度下降，內(nèi)部短路和燈絲斷開等，其失效原因有漏氣，柵控管異常，腐蝕和脆化等；電阻器常見的失效形式為阻值增加，斷路和短路等，其失效原因有干燥，腐蝕和不絕緣等；電容器常見的失效形式為絕緣材料或介質(zhì)變質(zhì)以及裂紋等，其失效原因有潮解和密封層損壞等；電感器常見的失效形式為短路和開路，其失效原因有不絕緣，細繞組導線折斷等；連接器常見的失效形式為銹蝕和接觸元件損壞等，其失效原因有電化學腐蝕和插拔應(yīng)力疲勞等；光纖元件常見的失效形式為碎裂，其失效原因有振動與沖擊。

3 電子元器件貯存可靠性評價技術(shù)

對電子元器件失效形式和原因分析表明，大部分電子元器件的失效原因是受到了水汽影響和芯片引線脫落，同時電子元器件在生產(chǎn)過程中由于工藝不足，原料污染或缺陷影響其貯存壽命也成為了主要因素。因此解決電子元器件的長期貯存還需要從多方面進行解決。但是為了更夠更好的掌握電子元器件的可靠性，引入一種電子元器件可靠性評價技術(shù)對掌握電子元器件的可靠性研究顯得十分重要。就目前該項技術(shù)的發(fā)展而言，應(yīng)用較為廣泛的有以下幾種。

3.1 長期貯存試驗評價技術(shù)

使用長期貯存試驗評價技術(shù)是一種對電子元器件可靠性進行研究的最為直接和最為有效的方法。因為其可以掌握電子元器件長期貯存當中所呈現(xiàn)的失效信息。由于其具有超強的真實性和直接性，其有利于失效原因的分析以及找出可靠且有效的改進措施。因此，特別適用于一些新型或關(guān)鍵電子元器件，但是其耗費時間過程也是其不可回避的一項劣勢。

3.2 極限應(yīng)力評價技術(shù)

極限應(yīng)力評價技術(shù)是一種基于缺陷評價技術(shù)的重要方法。其主要通過一些力學性能實驗來確定產(chǎn)品的失效模，失效機理，提出糾正措施，防止失效重復出現(xiàn)。并根據(jù)失效物理模型，確定模擬試驗方法，評價產(chǎn)品的可靠性。其中應(yīng)力-強度模型與斷裂力學模型相似，不考慮激活能和時間效應(yīng)，適用于偶然失效和致命性失效，失效過程短，特性變化快，屬劇烈變化，失效現(xiàn)象明顯。應(yīng)力-時間模型與牛頓力學模型相似，考慮激活能和時間效應(yīng)，適用于緩慢退化，失效現(xiàn)象不明顯。

3.3 加速貯存壽命試驗技術(shù)

由于長期貯存試驗評價技術(shù)的周期性較長，費用較高，因此對于一些非新型或非核心電子元器件其可靠性評價的價值與其投入不能夠相互對應(yīng)。因此一種加速貯存壽命實驗技術(shù)成為了能夠在較短時間內(nèi)，并在相對較少投入下完成對電子元器件可靠性的評價。其主要是通過加速電子元器件的應(yīng)力變化速度以及環(huán)境變化速度等人為的模擬并加快電子元器件的貯存。該項技術(shù)雖有評價速度較快的優(yōu)點，但該項技術(shù)的準確性還有待于提高。

4 結(jié)束語

綜上所述，電子元器件對于人們的生產(chǎn)生活，特別是現(xiàn)代裝備具有十分重要的作用。由于一些特殊裝備或特殊電子元器件會在某種特定的條件下長期處于“長期貯存，一次使用”的狀態(tài)。因此保持電子元器件的穩(wěn)定性具有十分重要的意義。介于目前電子元器件在長期貯存條件下的實效形式和原因。使用長期貯存試驗評價技術(shù)，極限應(yīng)力評價技術(shù)，加速貯存壽命試驗技術(shù)可以對電子元器件的貯存可靠性進行評價，進而找出相應(yīng)的解決措施。

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