1 元器件筛选的必要性@@
电子@@元器件的固有可靠性取决于产品的可靠性设计@@， 在@@产品的制造过程中@@， 由于人为因素或@@原材料@@@@、 工艺条件@@、 设备@@@@条件的波动@@， 最终的成品不可能全部达到预期的固有可靠性@@。 在@@每一批成品中@@， 总有一部分产品存在@@一些潜在@@的缺陷和弱点@@， 这些潜在@@的缺陷和弱点@@， 在@@一定的应力条件下表现为早期失效@@。 具有早期失效的元器件的平均寿命比正常产品要短得多@@。电子@@设备@@@@能否可靠地工作基础是电子@@元器件能否可靠地工作@@。如果将早期失效的元器件装上整机@@、 设备@@@@， 就会使得整机@@、 设备@@@@的早期失效故障率大幅度增加@@， 其可靠性不能满足要求@@，而且还要付出极大的代价来维修@@。 因此@@， 应该在@@电子@@元器件装上整机@@、 设备@@@@之前@@， 就要设法把具有早期失效的元器件尽可能地加以排除@@， 为此@@就要对元器件进行筛选@@。 根据国内外的筛选工作经验@@， 通过有效的筛选可以使元器件的总使用失效率下降@@1 - v 2个数量级@@， 因此@@不管是军用产品还是民用产品@@， 筛选都是保证可靠性的重要手段@@。
2、筛选方案的设计原则@@
定义如下@@:
筛选效率@@ W＝剔除次@@品数@@/实际次@@品数@@
筛选损耗率@@ L＝好品损坏数@@/实际好品数@@
筛选淘汰率@@ Ｑ＝剔降次@@品数@@/进行筛选的产品总数@@
理想的可靠性筛选应使@@W=1，L=０，这样才能达到可靠性筛选的目的@@。Q值大小反映了这些产品在@@生产过程中存在@@问题的大小@@。0值越大@@， 表示这批产品筛选前的可靠性越差@@，亦即生产过程中所存在@@的问题越大@@， 产品的成品率低@@。
筛选项目选择越多@@， 应力条件越严格@@， 劣品淘汰得越彻底@@， 其筛选效率@@就越高@@， 筛选出的元器件可靠性水平也越接近于产品的固有可靠性水平@@。但是要付出较高的费用@@、 较长的周期@@@@， 同时还会使不存在@@缺陷@@、 性能良好的产品的可靠性降低@@。故筛选条件过高就会造成不必要的浪费@@， 条件选择过低则劣品淘汰不彻底@@， 产品的使用可靠性得不到保证@@。 由此可见@@， 筛选强度不够或@@筛选条件过严都对整批产品的可靠性不利@@。 为了有效而正确地进行可靠性筛选@@，必须合理地确定筛选项目和筛选应力@@， 为此@@， 必须了解产品的失效机理@@。 产品的类型不同@@， 生产单位不同以及原材料@@及工艺流程不同时@@， 其失效机理就不一定相同@@， 因而可靠性筛选的条件也应有所不同@@。因此@@， 必须针对各种具体产品进行大量的可靠性试验和筛选摸底试验@@， 从而掌握产品失效机理与筛选项目间的关系@@。
元器件筛选方案的制订要掌握以下原则@@:
①筛选要能有效地剔除早期失效的产品@@， 但不应使正常产品提高@@失效率@@。
②为提高@@筛选效率@@@@， 可进行强应力筛选@@， 但不应使产品产生新的失效模式@@。
③合理选择能暴露失效的最佳应力顺序@@。
④对被筛选对象可能的失效模式应有所掌握@@。
⑤为制订合理有效的筛选方案@@， 必须了解各有关元器件的特性@@、 材料@@、 封装及制造技术@@@@。此外@@， 在@@遵循以上五条原则的同时@@， 应结合生产周期@@@@， 合理制定筛选时@@间@@。
3、几种常用的筛选项目@@
3 . 1 高温贮存@@
电子@@元器件的失效大多数是由于体内和表面的各种物理化学变化所引起@@， 它们与温度有密切的关系@@。温度升高以后@@， 化学反应速度大大加快@@， 失效过程也得到加速@@。使得有缺陷的元器件能及时暴露@@， 予以剔除@@。
高温筛选在@@半导体器件上被广泛采用@@，它能有效地剔除具有表面沽污@@、键合不良@@、氧化层有缺陷等失效机理的器件@@。通常在@@最高结温下贮存@@2 4 -1 6 8小时@@。
高温筛选简单易行@@， 费用不大@@， 在@@许多元器件上都可以施行@@。通过高温贮存@@以后还可以使元器件的参数性能稳定下来@@， 减少使用中的参数漂移@@。 各种元器件的热应力和筛选时@@间要适当选择@@， 以免产生新的失效机理@@。
3 . 2 功率电老炼@@@@
筛选时@@， 在@@热电应力的共同作用下@@， 能很好地暴露元器件体内和表面的多种潜在@@缺陷@@，它是可靠性筛选的一个重要项目@@。
各种电子@@元器件通常在@@额定功率条件下老炼@@几小时@@至@@168小时@@，有些产品@@，如集成电路@@@@， 不能随便改变条件@@， 但可以采用高温工作方式来提高@@工作结温@@， 达到高应力状态@@， 各种元器件的电应力要适当选择@@， 可以等于或@@稍高于额定条件@@， 但不能引人新的失效机理@@。功率老炼@@@@需要专门的试验设备@@@@@@， 其费用较高@@， 故筛选时@@间不宜过长@@。民用产品通常为几个小时@@@@ ， 军用高可靠产品可选择@@ 1 0 0 .1 6 8小时@@， 宇航级元器件可以选择@@2 4 0小时@@甚至更长的周期@@@@。
3 . 3 温度循环@@@@
电子@@产品在@@使用过程中会遇到不同的环境温度条件@@， 在@@热胀冷缩的应力作用下@@， 热匹配@@
性能差的元器件就容易失效@@。 温度循环@@@@筛选利用了极端高温和极端低温间的热胀冷缩应力@@，能有效的剔除有热性能缺陷的产品@@。元器件常用的筛选条件是@@－55 ～＋1 2 5℃， 循环@@5 ～10次@@。
3 . 4 离心@@加速度@@@@
离心@@加速度@@@@试验又称恒定应力加速度@@试验@@。 这项筛选通常在@@半导体器件上进行@@， 把利用高速旋转产生的离心@@力作用于器件上@@， 可以剔除键合强度过弱@@、 内引线匹配不良和装架不良的器件@@， 通常选用@@20000 g 离心@@加速度@@@@持续试验一分钟@@@@。
3 . 5 监控振动和冲击@@@@
在@@对产品进行振动或@@冲击@@试验的同时进行电性能的监测常被称为监控振动或@@监控冲击@@试验@@。 这项试验能模拟产品使用过程中的振动@@、 冲击@@环境@@， 能有效地剔除瞬时短@@、 断路等机械结构不良的元器件以及整机中的虚焊等故障@@。在@@高可靠继电器@@、 接插件以及军用电子@@设备@@@@中@@， 监控振动和冲击@@@@是一项重要的筛选项目@@。
典型的振动条件是@@: 频率@@2 0 ～ 2000 Hz ， 加速度@@2~20 g ， 扫描@@1~ 2周期@@， 在@@共振点附近要多停留一段时间@@。 典型的冲击@@筛选条件是@@1500^ -3000g ， 冲击@@3 ~5 次@@， 这项试验仅适用于元器件@@。
监控振动和冲击@@@@需要专门的试验设备@@@@@@， 费用昂贵@@， 在@@民用电子@@产品中一般不采用@@。
除以上筛选项目外@@， 常用的还有粗细检漏@@@@@@、 镜检@@、 线性判别筛选@@、 精密筛选等@@。
4、半导体器件筛选方案设计@@
半导体器件可以划分为分立器件和集成电路@@两大类@@。分立器件包括各种二极管@@、 三极管@@、 场效应管@@、 可控硅@@、 光电器件及特种器件@@; 集成电路@@包括双极型电路@@@@、 MOs电路@@、 厚膜电路@@@@、 薄膜电路@@等器件@@。 各种器件的失效模式和失效机理都有差异@@。 不同的失效机理应采用不同的筛选项目@@， 如查找焊接不良@@， 安装不牢等缺陷@@， 可采用振动加速度@@@@; 查找元器件键合不牢@@， 装片不良@@， 内引线配置不合适等缺陷@@， 采用离心@@加速度@@@@@@; 查找间歇短路@@、 间歇开路@@等缺陷@@，采用机械冲击@@等@@。 因此@@， 不同器件的筛选程序不一定相同@@。 如晶体管的主要失效模式有短路@@、开路@@、 间歇工作@@、 参数退化@@和机械缺陷等五种@@， 每种失效模式又涉及到多种失效机理@@， 这些都是制定合理的筛选程序的重要依据@@。
4 . 1 二极管典型筛选程序@@
常用的半导体二极管有整流@@、 开关@@、 稳压@@、 检波和双基极等类型@@， 典型的筛选程序如下@@:
( 1 ) 高温储存@@: 锗管@@100℃、 硅管@@150℃, 96h。
( 2 ) 温度循环@@@@: 锗管@@-55℃-+85℃, 5次@@; 硅管@@-55℃~+125℃, 5次@@。
( 3 ) 敲变@@: 用硬橡胶锤敲@@3 ~ 5次@@， 同时用图示仪监视正向特性曲线@@。
( 4 ) 跌落@@: 在@@8 0 c m高度@@， 按自由落体到玻璃板上@@5 ～ 1 5次@@。
( 5 ) 功率老炼@@@@: ①开关@@管@@: 1 . 5 倍额定正向电流@@， 1 2 小时@@; ②稳压@@管@@: 1～1 . 5 倍额定功率@@，1 2 小时@@ ; ③检波整流管@@: 1～1 . 5 倍额定电流@@， 1 2 小时@@; ④双基极二极管@@: 额定功率老炼@@@@@@1 2小时@@。
( 6 ) 高温反偏@@: 锗管@@7 0 0 C， 硅管@@1 2 5 0 C , 额定反向电压@@2 小时@@， 漏电流不超过规范值@@。
( 7 ) 高温测试@@: 锗管@@7 0℃， 硅管@@1 2 5℃。
( 8 ) 低温测试@@: －5 5℃。
( 9 ) 外观检查@@: 用显微镜或@@放大镜检@@查外观质量@@， 剔除玻璃碎裂等有缺陷的管子@@。
4 . 2 三极管@@典型筛选程序@@
高温储存@@— 温度循环@@@@— 跌落@@( 大功率管不做@@) — 功率老炼@@@@— 高低温测试@@@@( 有要求时做@@) — 常温测试@@— 粗细检漏@@@@— 外观检查@@。
( 1 ) 高温储存@@: 锗管@@1 0 0℃、 硅管@@1 7 5 ℃, 9 6 小时@@。
( 2 ) 功率老化@@: 小功率管加功率至结温@@Tjm， 老炼@@2 4 小时@@， 高频管要注意消除有害的高频振荡@@， 以免管子@@hFE 退化@@。
4 . 3 半导体集成电路@@典型筛选程序@@
高温储存@@— 温度循环@@@@— ( 跌落@@) — 离心@@— 高温功率老炼@@@@@@— 高温测试@@— 低温测试@@— 检漏@@— 外观检查@@— 常温测试@@。
( 1 ) 高温储存@@: 8 5 ～1 7 5 ℃, 9 6小时@@。
( 2 ) 离心@@: 20000 g , 1 分钟@@
( 3 ) 高温功率老炼@@@@@@: 8 5℃, 9 6 小时@@， 在@@额定电压@@、 额定负载下动态老炼@@@@。
电子@@元器件的筛选重点应放在@@可靠性筛选上@@， 具体的筛选程序可根据元器件的结构特点@@、失效模式及使用要求灵活制订@@。
筛选和质量控制是高可靠元器件生产中的重要环节@@。 对于优质产品@@， 通过筛选可使整批产品达到其固有的高可靠性@@。对于劣质产品@@， 由于其固有的缺陷@@， 就不可能筛选出高可靠产品@@。因此@@， 在@@筛选前有必要对产品的质量和可靠性水平进行抽样试验评价@@， 通过试验和失效分析有助于制订合理的筛选程序@@。
文章来源@@：网@@络@@