元器件儲存可靠性的影響因素有哪些
作者:
嘉峪檢測網(wǎng)
編輯:
瑞凱儀器
來源:
sdiy5ec.cn
發(fā)布日期: 2019.11.08
我國大多數(shù)裝備電子產(chǎn)品的研制周期較長,且產(chǎn)品使用后還需要維修,而元器件(尤其是進(jìn)口元器件)更新?lián)Q代是比較快的,往往裝備在研制過程中,某些進(jìn)口元器件已不生產(chǎn),或定型后使用需要維修時,有些元器件已經(jīng)“斷檔”。為了解決這一矛盾,通常在采購時留有足夠的余量,以解決裝備研制的需要;而且元器件訂貨量大,單價相對來說就低,也有利于節(jié)約費用。作為元器件的采購方和使用方普遍采取“一次采購、多次使用”的方式,這不僅能取得一定的經(jīng)濟(jì)效益,也有利于保證裝備產(chǎn)品的研制進(jìn)度。而另一方面,元器件生產(chǎn)廠家也希望“一次技產(chǎn)、多次供貨”以降低生產(chǎn)成本。但“一次訂貨,多次使用”或“一次投產(chǎn)、多次供貨”主要取決于元器件允許長期儲存的期限,以及超過了規(guī)定的儲存期限后,需要通過必要的檢測,才能驗證元器件的質(zhì)量與可靠性仍能滿足裝備研制的要求。
元器件的儲存可靠性以及儲存期的長短主要與下列因素有關(guān):
(1)由設(shè)計、工藝和原材料決定的元器件固有質(zhì)量狀況。
(2)元器件儲存的環(huán)境條件。
(3)元器件的不同類別。
(4)裝備的可靠性要求。
元器件儲存環(huán)境
多數(shù)元器件的總規(guī)范和詳細(xì)規(guī)范中規(guī)定了元器件的儲存環(huán)境,SJ331《半導(dǎo)體集成電路總技術(shù)條件》規(guī)定了半導(dǎo)體集成電路儲存的溫度范圍為-10℃~40℃,相對濕度不大于80% ;美國軍用標(biāo)準(zhǔn)和我國軍用標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定半導(dǎo)體器件的儲存環(huán)境溫度范圍要寬一些。這些標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的儲存環(huán)境都是不允許超過的范圍,并非元器件儲存的佳環(huán)境。根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)GB4798.1《電工電子產(chǎn)品應(yīng)用環(huán)境:儲存》,對于某些存放精密儀器儀表、元器件的倉庫環(huán)境條件的級別定為級別,其主要的氣候環(huán)境條件為:溫度:20℃~25℃;相對濕度:20%~70%;氣壓:70kPa~106kPa。這三項儲存的氣候環(huán)境條件中,對元器件儲存可靠性影響較大的是溫度和相對濕度,氣壓影響的程度相對較小。儲存環(huán)境除了氣候環(huán)境對元器件的有效儲存期有影響外,GB4798.1中還規(guī)定了其他環(huán)境(如特殊氣候環(huán)境(輻射等)、生物環(huán)境(霉菌、白蟻等)、化學(xué)活性物質(zhì)(有害氣體等)、機械活性物質(zhì)(砂、塵等))。
此外,振動、沖擊等機械環(huán)境對元器件儲存可靠性和儲存期的長短也有很大影響。GJB/Z123《宇航用電子元器件有效儲存期及超期復(fù)驗指南》中均規(guī)定了元器件的儲存環(huán)境條件:元器件必須儲存在清潔、通風(fēng)、無腐蝕氣體并有溫度和相對濕度指示儀器的場所。
對于某些特殊元器件的儲存應(yīng)滿足以下特殊的要求:
1、對靜電放電敏感的元器件(如MOS器件、微波器件等),應(yīng)采取靜電放電防護(hù)措施。
2、對磁場敏感但本身無磁屏蔽的元件,應(yīng)存放在具有磁屏蔽作用的容器內(nèi)。
3、非密封片式元器件應(yīng)存放在充惰性氣體密封的密封容器內(nèi),或存放在采取有效去濕措施(如加吸濕劑、防氧化劑等)的密封容器內(nèi)。
4、微電機等機電元件的油封及單元包裝應(yīng)保持完整。
元器件儲存失效機理
影響元器件儲存可靠性和儲存期長短的主要因素是元器件本身包含的各種缺陷,凡系統(tǒng)中含有存在缺陷的元器件都不能滿足系統(tǒng)長期儲存的要求,無缺陷或缺陷少的元器件就能滿足系統(tǒng)十幾年甚至是20年的長期儲存要求。美國桑迪亞國家實驗室(SNL)收集了美國國防部的部分高可靠微電子器件(如MOSLSI、雙極型SSI)在非工作狀態(tài)下的大量儲存數(shù)據(jù),儲存期為8年-10年,甚至20年以上。數(shù)據(jù)分析表明,非工作狀態(tài)下元器件的儲存失效并非單純地呈指數(shù)分布規(guī)律,其失效在較大程度上由設(shè)計、制造和生產(chǎn)過程的質(zhì)量監(jiān)控失誤造成的缺陷所引起。
對長期庫房儲存試驗和延壽試驗的失效樣品分析表明,失效的主要原因是由于器件內(nèi)部水汽影響,其次是芯片、引線脫落。元器件儲存失效包括內(nèi)部結(jié)構(gòu)失效和與封裝、鍵合有關(guān)的外部結(jié)構(gòu)失效,而外部結(jié)構(gòu)失效在儲存失效中占主要部分,包括封裝漏氣失效、引線焊接失效、外引線腐蝕斷裂等,是由于元器件在儲存溫度、濕度等環(huán)境應(yīng)力的作用下潛在的外殼、封裝工藝缺陷而導(dǎo)致失效。