電子元器件老化篩選過程質量控制分析

尹湯杰 蘇可鵬

摘 要：電子元器件在運行過程中會發(fā)生老化現(xiàn)象，為了保障相關器件能夠正常運作，需要完成電子元器件的老化篩選工作。文章分析了電子元器件的老化篩選方法，探討了在篩選過程需要面向的對象，并研究了不同篩選方法的作用，同時根據(jù)實際老化篩選情況研究出對應的質量控制方法。

關鍵詞：電子元器件;老化篩選;質量控制

中圖分類號：TN6 文獻標識碼：A 文章編號：1674-1064（2021）04-099-02

DOI：10.12310/j.issn.1674-1064.2021.04.049

電子元器件老化篩選是一項極為重要的工作，有效的篩選能夠提高電子元器件在設備中使用的可靠性。文章通過對相關篩選工作經(jīng)驗的總結，探討了針對電子元器件的專業(yè)篩選方法和質量控制方法，以此確保電子元器件的老化篩選工作能夠有效落實。

1 電子元器件老化篩選方法

1.1 篩選試驗方法

電子元器件老化篩選方法可分為常規(guī)篩選方法和特殊環(huán)境篩選方法兩種，而一般情況下都是使用常規(guī)篩選方法，具體根據(jù)篩選內(nèi)容的不同，可以分為以下幾種類型。

檢查篩選法。該方法主要使用紅外線、X射線以及鏡檢等進行篩選工作，對于使用紅外線的篩選，紅外線作用于電子元器件后，可以對整個器件的內(nèi)外部進行檢查，有效剔除內(nèi)部和外表面出現(xiàn)嚴重缺陷的部件，發(fā)揮出篩選功能。而對于使用X射線的篩選，主要是讓X射線作用于電子元件管殼的內(nèi)部和外部，檢查管殼內(nèi)外是否含有外來物質以及裝片，同時還能夠檢查電子元器件存在的封裝缺陷以及鍵合缺陷等，檢查芯片是否存在裂紋，對其質量進行有效篩選。

密封性篩選法。該方法主要用于篩選電子元器件的密封性能，能夠有效發(fā)現(xiàn)并剔除密封性存在缺陷的元器件。如設備外殼出現(xiàn)裂紋、內(nèi)部出現(xiàn)裂紋、氣孔封裝不到位、存在微小的漏孔以及封裝不規(guī)范等元器件，一些老化元器件在長期使用后很可能會出現(xiàn)密封性較差的問題，因而該種篩選方法的有效使用也是十分重要[1]。

環(huán)境應力篩選法。環(huán)境應力指的是在不同環(huán)境下電子元器件的應力作用，其環(huán)境主要包括溫度、振動以及沖擊等特殊環(huán)境。使用環(huán)境應力篩選法進行篩選時，主要是檢查各電子元器件的振動加速度、溫度循環(huán)、熱沖擊、離心加速度以及沖擊加速度等相關性能是否符合標準，若出現(xiàn)偏差則直接剔除元器件。

壽命篩選法。主要包括對電子元器件高溫貯存和低溫貯存性能的檢查篩選。電子元器件的低溫貯存篩選原理是，對元器件進行冷縮處理后，分析器件的寒冷環(huán)境抵抗能力。在具體處理過程中，首先需要將這類器件放置在符合國家標準的環(huán)境維持設備內(nèi)并處理較長的時間，其處理溫度需要控制在-55℃±3℃區(qū)間內(nèi)，由專業(yè)人員記錄環(huán)境溫度參數(shù)，若發(fā)現(xiàn)溫度超限則需要調整設備參數(shù)。然后是實現(xiàn)對元器件表面結構損壞情況的檢查，如果發(fā)現(xiàn)某元器件表面結構已經(jīng)出現(xiàn)了嚴重的損壞，那么該電子元器件可以直接剔除。最后是針對其他電力學參數(shù)的檢查，比如對于二極管，分析經(jīng)過低溫處理后是否還具有單向導電性，以及器件處于通電狀態(tài)時的電阻。在確定二極管狀態(tài)完好后，才可以認為通過了篩選。對于大部分電子元器件來說，在高溫環(huán)境下更容易損壞，因而高溫存儲篩選就成為一項工作要點。在專業(yè)處理過程中，需要將各類元器件放置在高溫環(huán)境下，由于不同器件的原理不同，高溫處理的溫度也不同。其中，二極管和三極管的最高溫度若設為T，那么鍺管的溫度為T±3℃，硅管為T±5℃。電子器件的處理時間不得低于96h。處理后要檢查電子元器件表面，分析其是否存在表面破損以及其他結構性問題[1]。

電測試篩選法。其主要是完成常溫環(huán)境下的電參數(shù)測試工作，確保在不同的參數(shù)環(huán)境都可以滿足各類元器件的穩(wěn)定運行要求。在具體篩選時，要將周邊環(huán)境參數(shù)控制在穩(wěn)定狀態(tài)，之后再通過對各類參數(shù)的調整，分析不同環(huán)境中電子元器件的運行參數(shù)。在經(jīng)過老化衰減處理后，再檢測該電子元器件的運行狀態(tài)，分析參數(shù)包括運行穩(wěn)定度和運行參數(shù)等。若元器件的運行狀態(tài)正常，那么就可以認為這類被檢測的器件不存在安全問題。

1.2 篩選試驗的應力確定原則

在進行電子元器件老化篩選的過程中，首先要保證其應力不能對元器件造成破壞，但應力也不能過低，否則就達不到篩選效果，因而篩選試驗的應力確定需要遵循幾項原則：

首先，應當保證篩選應力能夠激發(fā)器件的早期失效;其次，在應力能激發(fā)出早期失效的基礎上，將電子元器件的各項缺陷和隱患暴露出來;第三，篩選應力應當要確保正常電子元器件的效力;第四，在篩選結束后，電子元器件上的殘余應力不應當影響到電子元器件的壽命和使用性能;最后，應當根據(jù)實際情況合理控制篩選應力的作用時間。

2 電子元器件老化篩選質量控制方法

2.1 電功率老煉工藝質量控制方法

電功率老煉過程是指，在特定溫度條件下給電子元器件通上規(guī)定時間的電應力，這就可以讓電子元器件具備提前暴露出潛在缺陷的效果。通常情況下被篩選的老化電子元器件加上一個額定功率，而篩選溫度基本保持不變，集成電路的老煉溫度較高;而分立元器件的老煉溫度基本為常溫，在實際篩選元器件的過程中，老煉試驗可以加速篩選，能夠將電子元器件存在的安全風險提前暴露出來，然后將早期的一些已經(jīng)失效的電子元器件剔除。同時，電功率老煉作用過程中，電子元器件的運行狀態(tài)基本與正常工作狀態(tài)一樣，不會對電子元器件的運行造成額外影響，因而這種方式經(jīng)常被用到電子元器件的篩選過程中。而電功率老煉過程中也需要進行質量控制，主要從以下幾點內(nèi)容進行質量控制：

一是在老煉之前對電子元器件老化條件進行核對，主要根據(jù)已知工藝資料中的電流和電壓條件進行核對;二是要確保電功率老煉的設備性能良好，同時還要按照相應要求對老煉設備進行定期檢定，確保其檢定合格才能夠投入使用;三是要嚴格控制老煉過程的操作執(zhí)行，確保操作具有規(guī)范性;四是要在使用老煉設備時，確定其接地情況良好，不存在短路或斷路情況，接線夾與接線片也要固定良好，不能出現(xiàn)松動現(xiàn)象;五是在取放電子元器件時，要做到輕拿輕放，電子元器件的外形受到外力影響可能會出現(xiàn)變形，因此應當控制好作用力度。同時，在將器件插入或拔出其他器具時不能夠用力過猛，以免損傷到器件結構[2]。