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元器件可靠性篩選的次序是由什么決定的?

發(fā)布時(shí)間:2017-02-17 責(zé)任編輯:wenwei

【導(dǎo)讀】元器件是整機(jī)的基礎(chǔ),它在制造過程中可能會由于本身固有的缺陷或制造工藝的控制不當(dāng),在使用中形成與時(shí)間或應(yīng)力有關(guān)的失效。為了保證整批元器件的可靠性,滿足整機(jī)要求,必須把使用條件下可能出現(xiàn)初期失效的元器件剔除。
 
元器件的失效率隨時(shí)間變化的過程可以用類似"浴盆曲線"的失效率曲線來描述,早期失效率隨時(shí)間的增加而迅速下降,使用壽命期(或稱偶然失效期)內(nèi)失效率基本不變。
 
篩選的過程就是促使元器件提前進(jìn)入失效率基本保持常數(shù)的使用壽命期,同時(shí)在此期間剔除失效的元器件。
 
事物的好與壞的判別必須要有標(biāo)準(zhǔn)去衡量。判斷元器件的失效與否是由失效判別標(biāo)準(zhǔn)一一失效判據(jù)所確定的。
 
失效判據(jù)是質(zhì)量和可靠性的指標(biāo),有時(shí)也有成本的內(nèi)涵,所以元器件失效不僅指功能的完全喪失,而且指電學(xué)特性或物理參數(shù)降低到不能滿足規(guī)定的要求。簡而言之,產(chǎn)品失去規(guī)定的功能稱為失效。
 
在選擇可靠性篩選次序時(shí)先先了解一下元器件失效都有哪些?
 
元器件可靠性篩選的次序是由什么決定的?
 
失效一般分為現(xiàn)場失效和試驗(yàn)失效。
 
現(xiàn)場失效一般是在裝機(jī)以后出現(xiàn)的失效,因此,我們在元器件測試篩選過程中只考慮試驗(yàn)失效。
 
試驗(yàn)失效主要是封裝失效和電性能失效。封裝失效主要依靠環(huán)境應(yīng)力篩選來檢測。
 
所謂環(huán)境應(yīng)力篩選,即在篩選時(shí)選擇若干典型的環(huán)境因素,施加于產(chǎn)品的硬件上,使各種潛在的缺陷加速為早期故障,然后加以排除,使產(chǎn)品可靠性接近設(shè)計(jì)的固有可靠性水平,而不使產(chǎn)品受到疲勞損傷。
 
在正常情況下是通過在檢測時(shí)施加一段時(shí)問的環(huán)境應(yīng)力后,對外觀的檢查(主要是鏡檢,根據(jù)元器件的質(zhì)量要求,采用放大10倍對元器件外觀進(jìn)行檢測;也可以根據(jù)需要安排紅外線及X射線檢查),以及氣密性篩選來完成,當(dāng)有特殊需要時(shí),可以增加一些DPA(破壞性物理分析)等特殊測試。
 
這些篩選項(xiàng)目對電性能失效模式不會產(chǎn)生觸發(fā)效果。所以,一般將封裝失效的篩選放在前面,電性能失效的篩選放在后面。
 
電性能失效可以分為連結(jié)性失效、功能性失效和電參數(shù)失效。
 
連結(jié)性失效指開路、短路以及電阻值大小的變化,這類失效在元器件失效中占有較大的比例。因?yàn)樵谠骷Y選測試過程中,由于過電應(yīng)力所引起的大多為連結(jié)性失效,同時(shí),連結(jié)性失效可以引發(fā)功能性失效和電參數(shù)失效,但是功能性失效和電參數(shù)失效不會引發(fā)連結(jié)性失效。
 
主要原因是,當(dāng)連結(jié)性失效模式被特定的篩選條件觸發(fā)時(shí),往往出現(xiàn)的現(xiàn)象為元器件封裝涂覆發(fā)生銹蝕、外殼斷裂、引線熔斷、脫落或者與其他引線短路,主要表現(xiàn)為機(jī)械和熱應(yīng)力損傷,但是有時(shí)并不表現(xiàn)為連結(jié)性故障,而是反映為金屬疲勞、鍵合強(qiáng)度不夠等問題,這些本身不會引發(fā)連結(jié)性失效,但是會引發(fā)功能性失效和電參數(shù)失效,需要通過功能性和電參數(shù)監(jiān)測才能發(fā)現(xiàn)。
 
但是,電路的功能性失效和電參數(shù)失效被特定的的篩選條件觸發(fā)時(shí),出現(xiàn)的現(xiàn)象是某些特定的功能失效、電參數(shù)超差等。
 
造成這些失效的主要原因在于:制造、設(shè)計(jì)中的缺陷以及生產(chǎn)工藝控制不嚴(yán),使生產(chǎn)過程中各種生產(chǎn)要素如空氣潔凈度等級、超純水的質(zhì)量監(jiān)測、超純氣體和化學(xué)試劑達(dá)不到規(guī)定的要求;在運(yùn)輸轉(zhuǎn)運(yùn)過程中由于防靜電措施不到位也會發(fā)生靜電損傷。
 
這些因素作用下半導(dǎo)體晶體會受到各種表面污染物的玷污,會使產(chǎn)品不能達(dá)到規(guī)定的質(zhì)量等級要求。當(dāng)受到特定的外部條件激發(fā)的情況下,就會產(chǎn)生功能性失效和電參數(shù)失效,但是這些功能性失效和電參數(shù)失效造成的影響往往只能造成元器件部分的功能失去作用,還不能使芯片的封裝和各部分的連結(jié)線出現(xiàn)燒毀、短路、開路等現(xiàn)象,所以電路的功能性失效和電參數(shù)失效與連結(jié)性失效不產(chǎn)生引發(fā)效果。
 
在安排測試篩選先后次序時(shí),有兩種方案:
 
a)方案1:將不產(chǎn)生連環(huán)引發(fā)效果的失效模式篩選放在前面,將可以與其他失效模式產(chǎn)生連環(huán)引發(fā)效果的失效模式篩選放在后面。
 
b)方案2:將可以與其他失效模式產(chǎn)生連環(huán)引發(fā)效果的失效模式篩選放在前面,將不產(chǎn)生連環(huán)引發(fā)效果的失效模式篩選放在后面。
 
如果選擇方案1,會發(fā)現(xiàn)將可以與其他失效模式產(chǎn)生連環(huán)引發(fā)效果的失效模式篩選放在后面時(shí),出現(xiàn)本身失效模式?jīng)]有被觸發(fā)、其他關(guān)聯(lián)的相關(guān)失效模式被觸發(fā)的情況時(shí),這種帶有缺陷的元器件不能被準(zhǔn)確地定位、剔除,因?yàn)樵擃愂J降臋z測已經(jīng)在前面做過了。而選擇方案2就可以非常有效地避免上述問題的發(fā)生,使篩選過程優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)和高效。
 
因此,決定元器件測試篩選先后次序的原則是:
 
  • 失效概率最大的篩選方法首先做。
  • 當(dāng)一種失效模式可以與其他失效模式產(chǎn)生關(guān)聯(lián)時(shí),應(yīng)將此失效模式的篩選放在前面。
  • 使用不同方法對同一種失效模式進(jìn)行篩選時(shí),首先考慮失效概率的分布,容易觸發(fā)失效的篩選方法首先進(jìn)行。
  • 考慮經(jīng)濟(jì)性,便宜的先做。
  • 考慮時(shí)間性,時(shí)間長的后做。
  • 測試順序的安排是后面的參數(shù)能夠檢查元器件經(jīng)前面參數(shù)測試后可能產(chǎn)生的變化。對有耐電壓、絕緣電阻測試要求的元器件,耐壓在前、絕緣在后,功能參數(shù)最后測試;對有擊穿電壓和漏電流測試要求的元器件,擊穿電壓在前,漏電流在后,功能參數(shù)最后測試。
 
 
 
 
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