篩選與可靠性分析
發(fā)布時間：
2014-06-04
委托篩選方必須關注的幾個問題：⒈并非所有器件均能引進國軍標GJB597A所規(guī)定篩選項目。例如環(huán)氧灌封器件，塑封器件或其他非空腔非氣密封裝的元器件，按GJB597A的規(guī)定是不作PIND和檢漏的?！ ∑叫蟹夂钙骷蚱渌恍┩鈿け谳^薄的元器件，不能作恒定加速度試驗，因為在規(guī)定的加速度條件下試驗容易造成器件外殼變形，增加了內鍵合點蓋板短路／外殼漏氣的可能性?！ ∫淮涡詫懭氲目删幊唐骷荒茏骶幊蹋脸?
委托篩選方必須關注的幾個問題：
?、辈⒎撬衅骷芤M國軍標GJB597A所規(guī)定篩選項目。例如環(huán)氧灌封器件，塑封器件或其他非空腔非氣密封裝的元器件，按GJB597A的規(guī)定是不作PIND和檢漏的。
平行封焊器件或其他一些外殼壁較薄的元器件，不能作恒定加速度試驗，因為在規(guī)定的加速度條件下試驗容易造成器件外殼變形，增加了內鍵合點蓋板短路／外殼漏氣的可能性。
一次性寫入的可編程器件不能作編程／擦除驗證試驗。
熔斷絲結構的保險管，斷路器等不能作電流容限耐壓試驗。
?、踩郎販y試合格的空腔器件并不能保證在全溫范圍內可靠工作。
三溫測試是指在－55℃、＋25℃、＋125℃這三個溫度點上對器件的各種電參數(shù)測量。
實踐中，偶爾會遇到某些器件三溫電參數(shù)均滿足規(guī)范值，但實際使用時會發(fā)現(xiàn)在0℃附近，該器件工作異常。進一步的水汽含量測量分析會發(fā)現(xiàn)是因為器件漏氣或內部固有的氣氛中水汽含量超標造成的。集成電路內部管芯上相鄰的壓焊點間距通?！?00um。在－55℃測試點上水汽凝化成冰或霜，不導電。而在0℃附近，也就是“露點”附近（各不同器件的“露點”不一樣），水汽變成水珠，會造成相鄰壓焊點間電氣絕緣下降甚至短路，造成器件工作不正常。超過“露點”溫度后，水珠重新變成水汽，器件工作又恢復正常。
這種情況是元器件廠家封裝過程不規(guī)范，氣氛濕度大引起的，但
常規(guī)的測試發(fā)現(xiàn)不了。所以建議客戶在一些重要場合使用的元器件，最好在二次篩選完成后，每批抽幾只（有規(guī)定，依據(jù)每批數(shù)量而定）到有資質的單位作一個水汽含量測試。對內部水汽含量≥15000ppm的器件要慎用。超過20000ppm器件一定不能用。
?、硻z漏和PIND合格的元器件在裝配完成后并不都是合格的。
實踐中，偶爾會遇到委托方抱怨，認為怎么你單位判斷的檢漏和PIND均合格的器件，使用中出了問題，折下來送第三方測試，發(fā)現(xiàn)漏氣和內部有多余物。
這種情況要客觀地，實事求是地分析。二篩過程中確實有可能誤判(如操作工責任心不強，設備超過計量有效期沒有按時計量等情況)，但對任何一家較為規(guī)范的測試單位，誤判的概率很小。
為此建議系統(tǒng)使用方更應關注以下幾點：
a焊接溫度和時間：
大多數(shù)廠家在手冊中的“絕對最大定額”（Absolute Maximum Ratings）中均規(guī)定了該器件外引腳的最高焊接溫度和最長焊接時間。有些廠家還專門對焊接方式提出要求，明確了手工焊接∕波峰焊∕再流焊的適應性及風險評估。
超過最高溫度和最長時間的焊接，很容易造成器件外殼（陶瓷封裝）或低溫玻璃絕緣柱（金屬外殼）的龜裂破損。造成器件漏氣或產生多余物。對于SO﹑LCCC等陶瓷微封裝器件尤其如此。
實踐中，在對一個器件作失效分析時，若發(fā)現(xiàn)器件內引線銹蝕，鍵合區(qū)鋁氧化等情況出現(xiàn)，首先應考慮是漏氣，使得器件內部進入了氧氣和潮氣所致。
若核質譜分析結果顯示器件內部含相當比例的錫和鉛，則表明器件外殼已“大漏”，焊料在焊接過程中直接進入了管腔所致！
b、管腳二次成形：
元器件在使用過程中經常需要對其外引腳成形，改變原來的引線長短或形狀。但還是要注意，不要太靠近器件根部成形，否則容易造成器件漏氣。這也是現(xiàn)在許多元器件制造廠家公開申明對使用方因外引腳重新成形引起的損壞不承擔責任的原因。
c、器件外殼的耗散功率：
在產品手冊的“絕對最大額定額”中均規(guī)定了不同封裝形式的功率耗散能力（Power Dissipation）。
在＋125℃下工作一定要降額使用，尤其對一些線性功率驅動器／放大器，線性調整電源、效率≤60%的DC／DC電源等。脈沖功率過高或長期使用在內部熱功耗超過器件外殼能夠承載的功率耗散能力，或者沒有關注不同封裝形式功率耗散能力的差異，均容易造成器件漏氣。因為器件外殼的熱膨脹或收縮是有極限的。超過極限會對器件的性能或長期可靠性造成不利影響。
?、磳τ陟o態(tài)功耗較大的器件或功率器件，計算機輔助測試儀所給出的測量結果有可能與實際值不符。
這兩類器件（如OPA544、541、2541、LM143、78H05 LM137K、LM117K、一些DC／DC電源等）都存在一個加電后預熱（Warm UP）問題。在這個預熱過程沒有結束前，這些器件的各種測量參數(shù)是不真實的。而計算機輔助測試儀對各類器件的參數(shù)測量恰好是在ms級時間間隔內完成的，所以不等效。
當然，不同器件的預熱過程的長短各有差異。因此也不是所有計算機輔助測試儀給出的結果都不正確。
值得關注的另一個問題是，通常計算機輔助測試儀對被測器件施加安培級電流是做不到的。那么它測出的結果不能反映某個器件在較大工作電流條件下的真實參數(shù)。
實踐中，一個較為務實的做法就是自制一部分手動測試臺，對靜態(tài)功耗較大的器件或功率器件的部分關鍵參數(shù)進行二次測量。這個過程測出的部分參數(shù)若與計算機輔助測試儀給出的數(shù)據(jù)不吻合時，則要以手動測試臺的結果為準。
?、到涍^二次篩選的器件外觀及可焊性可能變差。
二次篩選過程中對器件進行測試時，需要將被測器件裝入適配器，這樣容易造成被測器件外引腳有壓的痕跡或插拔的痕跡。
器件高溫老煉后，器件外引腳尤其是對鎳鉻合金或鈀銀結構的外引腳就可能氧化，影響可焊性。
檢漏過程需要將一、二批器件置于氟油壓力罐中，在規(guī)定的壓力下置放規(guī)定的時間。這樣就很難避免一個器件的外引腳不碰到或不劃傷另一個器件的表面，造成外觀變差，而若考慮將器件平行的放入氟油壓力罐又會使效率很低、篩選周期加長，篩選成本增大，故很難完全避免。望委托方進行二次篩選時要綜合考慮。
?、抖魏Y選條件的確定：
按照90年代中后期可靠性界形成的共識，電子元器件的可靠性分為固有可靠性和使用可靠性。固有可靠性是由器件的設計和工藝水平決定的。對于設計定型的器件，固有可靠性由制造工藝決定。制造過程受材料、工藝環(huán)境和工藝條件等諸多因素的影響，故要制造百分之百合格的器件是不可能的。另外，器件的有些缺陷只有靠施加一定的環(huán)境應力和電應力才能剔除。所以元器件生產廠家對其所提供的軍用產品在出廠前均經過了相當長時間，相當多項目的篩選試驗。通過給器件施加一定強度的環(huán)境應力和電應力，以剔除早期失效器件，評估元器件質量狀態(tài)是否達到了相應的軍用標準。習慣上把生產廠家進行的這些篩選活動叫做一次篩選。
對于軍用電子元器件，一次篩選至關重要，軍用元器件的成本大部分來自一次篩選。任何一種軍品封裝形式的元器件沒有經過一次篩選就不能稱其為軍用元器件，只能算軍溫級元器件。它的固有可靠性無法保障。
所以一次篩選是任何一家生產廠家必須進行的一道生產工序。這也是美軍標MIL—M—38510中定義的合格產品優(yōu)選目錄QPL（QuaLified—Parts—List）走向MIL—M—38535中定義的合格生產廠家目錄QML（Qualified—Manufacture—List）的原因。
需要說明的是，一次篩選對軍用器件的使用壽命，即使用的可靠性不會產生影響。
二次篩選應該歸為使用可靠性范疇。
二次篩選指使用方在器件裝調前，由于擔心該批元器件采購時間，采購渠道問題，貯存環(huán)境以及運輸問題等，委托第三方對該批元器件的一次篩選結果認定的活動，以確?；蛱岣呱蠙C元器件的可靠性。通常二次篩選無論是環(huán)境應力條件或者電應力條件均不應高于一次篩選的條件。否則就會對元器件的使用可靠性產生不良影響。
鑒于以上情況，委托方在給出二次篩選條件時，不能完全照搬原生產廠家一次篩選的條件，更不能高于一次篩的條件。加嚴篩選或附加條件篩選還應考慮被篩選器件的質量等級。例如美國宇航局（NASA）就元器件應用的關鍵性定義了三個風險水平。指出通過附加篩選可以改善風險水平。質量等級在Ⅲ級的器件通過加嚴篩選可以升到Ⅱ級使用，Ⅱ級可以升到Ⅱ+級使用，但不允許升到Ⅰ級使用。這點十分重要。
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