电子元器件筛选原则-华嵘电子

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筛选的必要性:

在产品制造过程中，由于人为因素或原材料、工艺条件和设备条件的波动，最终的成品不可能全部达到预期的固有可靠性。在每批成品中，总有一些产品存在一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。早期失效元件的平均寿命远短于正常产品。电子设备能否可靠工作的基础是电子元件能否可靠工作。如果将早期失效的元件安装在整机和设备上，整机和设备的早期失效故障率将大大提高，其可靠性不能满足要求，付出巨大的维护成本。因此，整机应安装在电子元件上。在设备之前，有必要尽可能排除早期失效的元件，因此有必要筛选元件。根据国内外筛选经验，有效筛选可降低部件总使用失效率1-2个数量级。因此，筛选是保证军用产品和民用产品可靠性的重要手段。

筛选方案的设计原则:

选择数量

筛选损耗率L=好品损坏数/实际好品数。

筛选淘汰率Q=次品次数/筛选产品总数。

理想的可靠性筛选应使W=1、L=0，以达到可靠性筛选的目的。Q值反映了这些产品在生产过程中存在的问题。Q值越大，筛选前的可靠性越差，即生产过程中存在的问题越大，产品成品率越低。

筛选项目选择越多，应力条件越严格，劣质产品消除越彻底，筛选效率越高，筛选部件的可靠性水平越接近产品固有的可靠性水平。但要支付更高的成本，更长的周期，但也会降低无缺陷、性能良好的产品的可靠性。为了有效、正确地筛选可靠性，必须合理确定筛选项目和筛选应力，因此必须了解产品的故障机制。产品类型不同，生产单位不同，原材料和工艺流程不同，故障机制不一定相同，可靠性筛选条件也应不同。因此，必须对各种特定产品进行大量的可靠性试验和筛选测试，以掌握产品故障机制与筛选项目之间的关系。

组件筛选方案的制定应掌握以下原则：①筛选应能有效消除早期失效产品，但不应提高正常产品的失效率。②为了提高筛选效率，可以进行强应力筛选，但不应产生新的失效模式。③合理选择能够暴露故障的最佳应力顺序。④应掌握被筛选对象可能出现的故障模式。⑤为了制定合理有效的筛选方案，我们必须了解相关部件的特点、材料、包装和制造技术。

常用的筛选项目：

高温储存：电子元件的故障主要是由体内和表面的各种物理和化学变化引起的，与温度密切相关。温度升高后，化学反应速度大大加快，故障过程也加快。使有缺陷的部件能够及时暴露和消除。高温筛选广泛应用于半导体设备中，可有效消除表面污垢、键合不良、氧化层缺陷等故障机制的设备。通常在最高结温下储存24-168小时。高温筛选简单易行，成本低，可在许多部件上实施。高温储存还可以稳定元件的参数性能，减少使用中的参数漂移。

功率老化：在筛选过程中，在热电应力的共同作用下，可以很好地暴露组件内部和表面的各种潜在缺陷，是可靠性筛选的重要项目。功率老化需要特殊的试验设备，成本高，筛选时间不宜过长。民用产品通常需要几个小时，军用高可靠性产品可以选择100~168小时，航天部件可以选择240小时甚至更长的周期。

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。在热膨胀和冷收缩的应力作用下，热匹配性能差的部件容易失效。温度循环筛选采用极高温和极低温之间的热膨胀和冷收缩应力，可有效消除产品的热性能缺陷。

离心加速度：离心加速度试验又称恒应力加速度试验。这种筛选通常在半导体装置上进行，利用高速旋转产生的离心力作用于装置，可以消除键合强度弱、内引线匹配不良、装架不良的装置。

监测振动和冲击：对产品进行振动或冲击试验时的电气性能监测通常被称为监测振动或监测冲击试验。本试验可模拟产品使用过程中的振动和冲击环境，有效消除机械结构不良的部件，如瞬时短、断路和整机虚拟焊接故障。监测振动和冲击是高可靠继电器、连接器和军用电子设备的重要筛选项目。监测振动和冲击需要特殊的试验设备，成本昂贵，一般不用于民用电子产品。