电子元件的维护与技术发展研究

作者:未知

  【摘 要】电子元器件的可靠性主要是指电器元器件能够在规定的时间内和环境条件下完成所规定的功能。在现代工业或现代装备特别是军事装备当中,电子元器件是各类系统最基础的零部件,一旦其出现功能失效或功能失常等不可靠现象便会直接导致整个装备的失效。特别是在一些特殊环境下,电子元器件长期处在一种特殊的温度、湿度以及化学贮存的条件下。同时一些电子元器件还长期处于这种环境下,因此常常会有一些电子元器件随着贮存年限的增加,导致其内部模块老化、腐蚀进而引起失效。
  【关键词】电子元件;贮存;可靠性;评价;技术;分析
  1导言
  非工作状态是指电子设备在没有承受工作应力或仅承受低水准工作应力下,规定功能不起作用的状态,贮存是广义非工作状态中最基本的类型。依据目前国际形势和电子设备系统应用的需求,电子设备必须适应长期贮存、随时可用和能用的特点,因此,迫切要求元器件能够满足最少贮存寿命。尤其对于长期贮存、一次使用的电子设备系统,元器件的贮存可靠性更是非常重要。目前有关元器件长期贮存可靠性的考核还没有成熟的方法和标准,开展贮存可靠性及其评价技术研究,有重要的意义。
  2贮存可靠性研究
  长期库房贮存试验和延寿试验对失效品的分析表明,失效的主要原因是由于水汽影响,其次是芯片、引线脱落。归纳国内外元器件常见贮存失效模式及失效机理,国内外电子元器件贮存失效均包括内部结构失效和与封装、键合有关的外部结构失效;而外部结构失效在贮存失效中占主要部分,包括封装漏气失效、引线焊接失效、外引线腐蚀断裂等,是由于元器件在贮存温度、湿度等环境应力的作用下,潜在的外壳、封装工艺缺陷而导致失效。影响元器件贮存寿命的主要因素是元器件本身包含的各种缺陷,凡含有缺陷的元器件都不能满足系统长期贮存的要求,无缺陷或缺陷少的元器件,只要正确使用,就能满足系统十几甚至是二十年的长期贮存要求,提高元器件贮存可靠性的重点在于改善其固有可靠性。
  3依据贮存可靠性研究分析电子元器件失效原因
  3.1国内电子元器件贮存失效形式及原因
  对于国内电子元器件,一般混合集成电路的失效形式为电路参数漂移,外引线断裂,其失效原因有粘接失效,键合失效,铝金属化腐蚀和引线腐蚀等;半导体分立器件常见的失效形式为开路,参数漂移,漏气等,其失效原因有引线的焊接缺陷,水汽影响以及密封性差等;电真空器件常见的失效形式为真空度下降和灯丝断开,其失效原因有管壳漏气、腐蚀和脆化等;电阻器常见的失效形式为断路和阻值漂移,其失效原因有电极与基片的焊接缺陷,导电粘合剂膨胀和老化使得导电微粒松散等;电容器常见的失效形式为参数漂移,绝缘材料或介质变质以及开路等.
  3.2国外电子元器件贮存失效形式及原因
  对于国外电子元器件,一般单片微型器件的失效形式为导线连接缺陷,断路,短路其失效原因有连接不良,过连接,连接不重合及磨损,腐蚀和绝缘损坏等;混合集成电路常见的失效形式为超出公差,电阻器断线,电容器断路,短路等,其失效原因有电阻器破损,电阻器超出公差,粘结失效,电容耦合,电参数漂移,元件裂纹或断线以及绝缘损坏等;分立半导体常见的失效形式为击穿,漏电,增益失效和晶体管失效等,其失效原因有结晶不完善,模片和导线焊接缺陷以及材料污染等;电子真空管常见的失效形式为真空度下降,内部短路和灯丝断开等,其失效原因有漏气,栅控管异常,腐蚀和脆化等;电阻器常见的失效形式为阻值增加,断路和短路等,其失效原因有干燥,腐蚀和不绝缘等;电容器常见的失效形式为绝缘材料或介质变质以及裂纹等,其失效原因有潮解和密封层损坏等。
  4电子元器件贮存可靠性评价技术
  4.1长期贮存试验评价技术
  使用长期贮存试验评价技术是一种对电子元器件可靠性进行研究的最为直接和最为有效的方法。因为其可以掌握电子元器件长期贮存当中所呈现的失效信息。由于其具有超强的真实性和直接性,其有利于失效原因的分析以及找出可靠且有效的改进措施。因此,特别适用于一些新型或关键电子元器件,但是其耗费时间过程也是其不可回避的一项劣势。
  4.2极限应力评价技术
  极限应力评价技术是一种基于缺陷评价技术的重要方法。其主要通过一些力学性能实验来确定产品的失效模,失效机理,提出纠正措施,防止失效重复出现。并根据失效物理模型,确定模拟试验方法,评价产品的可靠性。其中应力-强度模型与断裂力学模型相似,不考虑激活能和时间效应,适用于偶然失效和致命性失效,失效过程短,特性变化快,属剧烈变化,失效现象明显。应力-时间模型与牛顿力学模型相似,考虑激活能和时间效应,适用于缓慢退化,失效现象不明显。
  4.3加速贮存寿命试验技术
  由于长期贮存试验评价技术的周期性较长,费用较高,因此对于一些非新型或非核心电子元器件其可靠性评价的价值与其投入不能够相互对应。因此一种加速贮存寿命实验技术成为了能够在较短时间内,并在相对较少投入下完成对电子元器件可靠性的评价。其主要是通过加速电子元器件的应力变化速度以及环境变化速度等人为的模拟并加快电子元器件的贮存。该项技术虽有评价速度较快的优点,但该项技术的准确性还有待于提高。
  5结论
  综上所述,电子元器件对于人们的生产生活,特别是现代装备具有十分重要的作用。由于一些特殊装备或特殊电子元器件会在某种特定的条件下长期处于“长期贮存,一次使用”的状态。因此保持电子元器件的稳定性具有十分重要的意义。介于目前电子元器件在长期贮存条件下的实效形式和原因。使用长期贮存试验评价技术,极限应力评价技术,加速贮存寿命试验技术可以对电子元器件的贮存可靠性进行评价,进而找出相应的解决措施。
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  (作者单位:天津协盛科技股份有限公司)
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