電子元件的維護與技術(shù)發(fā)展研究

張宇超

【摘 要】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(dāng)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(dǎo)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(xué)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(dǎo)致其內(nèi)部模塊老化、腐蝕進而引起失效。

【關(guān)鍵詞】電子元件；貯存；可靠性；評價；技術(shù)；分析

1導(dǎo)言

非工作狀態(tài)是指電子設(shè)備在沒有承受工作應(yīng)力或僅承受低水準工作應(yīng)力下，規(guī)定功能不起作用的狀態(tài)，貯存是廣義非工作狀態(tài)中最基本的類型。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，迫切要求元器件能夠滿足最少貯存壽命。尤其對于長期貯存、一次使用的電子設(shè)備系統(tǒng)，元器件的貯存可靠性更是非常重要。目前有關(guān)元器件長期貯存可靠性的考核還沒有成熟的方法和標準，開展貯存可靠性及其評價技術(shù)研究，有重要的意義。

2貯存可靠性研究

長期庫房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機理，國內(nèi)外電子元器件貯存失效均包括內(nèi)部結(jié)構(gòu)失效和與封裝、鍵合有關(guān)的外部結(jié)構(gòu)失效；而外部結(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，潛在的外殼、封裝工藝缺陷而導(dǎo)致失效。影響元器件貯存壽命的主要因素是元器件本身包含的各種缺陷，凡含有缺陷的元器件都不能滿足系統(tǒng)長期貯存的要求，無缺陷或缺陷少的元器件，只要正確使用，就能滿足系統(tǒng)十幾甚至是二十年的長期貯存要求，提高元器件貯存可靠性的重點在于改善其固有可靠性。

3依據(jù)貯存可靠性研究分析電子元器件失效原因

3.1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(dǎo)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(dǎo)電粘合劑膨脹和老化使得導(dǎo)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.

3.2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(dǎo)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(dǎo)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(dǎo)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。

4電子元器件貯存可靠性評價技術(shù)

4.1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(dāng)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。

4.2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(xué)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(fù)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(xué)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(xué)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。

4.3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。

5結(jié)論

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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（作者單位：天津協(xié)盛科技股份有限公司）