顾琪乐 曹志强
上海精密计量测试研究所 201100
摘要：随着社会经济不断发展，电子行业也获得了长足的进步，电子元器件在人民生活与工作中应用越来越多，电子元器件的可靠性也受到了广泛关注。本文围绕电子元器件的可靠性筛选进行探究，分析电子元器件可靠性筛选方案的筛选项目和筛选流程，以期有效控制电子元器件的可靠性，进一步提升电子产品的质量。
关键词：电子元器件；可靠性；筛选方案
引言：目前，电子产品的增多也使得电子元器件故障概率提升，为解决电子产品的故障问题，最有效的方法就是进行可靠性筛选，诱发有潜在缺陷的电子元器件使其失效，以此来提高电子元器件的可靠性。
1电子元器件可靠性筛选
1.1筛选要求
有些电子元器件存在一定的缺陷，施加一定的应力就可以表现为早期失效，因此为保证整个电子产品或电子系统的性能，就需要进行可靠性筛选。而可靠性筛选对不存在缺陷并且性能良好的电子元器件而言是一种非破坏性试验，无需担心因筛选问题造成优良电子元器件失效的情况。
电子元器件的筛选需要在实验室中进行。首先实验室环境温度应处于15～30℃，相对湿度维持在20～80%，大气压强应处于标准大气压左右。并且放电、静电会对电子元器件造成干扰，需要在整个可靠性试验和筛选过程中严格实行静电防护措施。其次，筛选项目需根据电子元器件具体型号及任务需求设定，例如空间飞行器的电路选用是目前标准最高的。若选用低于任务要求的电路就必须严格筛选以保证其质量，要注意电路质量等级是由制造工艺确定，筛选只能将早期失效和不合格品淘汰，无法提升元器件质量等级。最后，筛选所施加的应力通常不能超过元器件本身规定的极限值，避免元器件受到过应力损伤，不过筛选应力也不能过低，以免无法有效剔除缺陷。此外，可靠性筛选只是保障电子元器件质量的手段之一，其不是万能的，例如在元器件电参数、密封性、电路表面划痕方面仅依靠筛选是很难发现的，需要结合物理手段进行判断。
1.2筛选分类
可靠性筛选分为一次筛选、二次筛选、补充筛选、特定筛选和批次评价。简单来说一次筛选是制造商按照规范和标准进行的筛选工作。二次筛选是为控制电子元器件的质量，在电子元器件投入使用前再次进行检测，是由用户进行的筛选工作。补充筛选是使用方有特殊要求，委托相关单位或制造商再次进行的筛选。特定筛选主要是针对一些有质量要求的电子元器件开展特定的评价试验。批次评价是对同一批电子元器件进行抽样试验，以此分析该批次元器件整体质量和可靠性[1]。由于可靠性筛选涉及面非常广，本文主要探讨的是常规筛选过程中的筛选设计方案。
2电子元器件可靠性筛选方案设计
2.1筛选项目设计
常规的筛选项目有高温存储、温度循环、恒定加速度、粒子碰撞、功率老化、三温测试、常规检查和射线检查八种，分别对这八种筛选项目进行分析，以确定其中优质的筛选设计。
第一种是将电子元器件贮存特定的温控试验箱中，逐渐达到规定的环境温度，并在24h～72h内取出电子元器件进行试验，这项方法无需添加电应力，简单易行，被广泛应用于元器件的筛选中，高温存储确实会加快器件各部位的氧化，导致内引线拉力下降。不过多数电子元器件难以处于高温环境之中，并且伴随着电子器件技术的进步，高温存储的筛选作用越来越小。第二种是测定器件对高温和低温的抵抗力，无需添加电应力，按照一定规律由低温突变至高温，此筛选方式与高温存储类似，多数电子元器件不会遇到此类情况，筛选作用效果不够明显。第三，恒定加速度可以检测出结构和机械内部的缺陷，器件在高速旋转中受到离心力影响，对引线键合、芯片黏贴有缺陷器件起到筛选作用，此检测方法适合有牢固封装的器件，塑封、灌封不适用恒定加速度筛选。第四种检测方法是粒子碰撞噪声检测筛选，可以剔除元器件内部的可动多余物，我国军标规定宇航级器件必须进行粒子碰撞噪声检测筛选，对于非宇航用元器件则根据实际情况使用，一般来说其投入成本与经济效益有较大差距，常规元器件很少选用此方法。第五种，功率老化法是目前元器件大多采用的筛选方式，对二极管、晶体管和集成电路进行稳态功率测定，通过输入电应力、温度应力以及电磁应力测定试验条件下元器件工作状态，并与实际工作状态进行比较，以此判定器件的性能是否良好。第六，三温测试是指在常温、高温、低温状态下的电参数测试，根据器件质量等级设定不同的温度，通常来说商业级为0～70℃，工业级在-40～85℃，军规级高低温范围更广。第七种常规检查是检测器件的封装质量，确定泄漏的程度，密封性对长期运行或储存工作的元器件尤为重要，利用氟油设备检漏。要注意在进行粗检漏时，封装好的器件也可能会有气泡冒出，并非器件自身密封不良，而是密封材料的原因。最后一种射线检查是最为简单直接的筛选方法，通过射线照相的方式透过外壳观察器件内部情况，找出缺陷问题，需要相应的仪器设备来实现。
综上所述，筛选项目的确定要具有针对性，根据电子元器件的实际情况和应用环境选择筛选方式，并且要考虑经济性和适用性，不能无谓增加筛选项目，尽量选择对剔除电子元器件早期失效有较大影响的项目。
2.2筛选程序设计
从筛选项目可以得知方案设计的基本原则，在筛选原则的基础上设计筛选项目、筛选条件、筛选时间和测量参数，保证筛选的适用性、有效性和可操作性。以二极管作为筛选对象，根据二极管元器件的结构特点，可以知道其失效模式主要有开路、短路、参数超差和无功能失效四种。针对四种失效模式选用，高温存储和功率老化两种方法，并依据筛选项目的基本原则，对失效率更大的项目先进行筛选，也就是高温存储，并且二极管多为玻璃封装，恒定加速度、粒子碰撞和密封是无法适用于二极管的。高温存储的筛选条件根据器件的温度标准制定即可。筛选时间要根据二极管元器件的实际使用情况进行判断，如果此电子原件需长时间应用，高温存储和功率老化应适当增加时间。二极管的主要参数有反向击穿电压、反向电流、正向电压和反向峰值电压[2]。根据二极管常见的失效模式，确定筛序项目，制定筛序流程，选取有代表性的测量参数进行数据分析，最终确定电子元器件的可靠性。
结论：总而言之，电子产品的快速发展对电子元器件的质量提出了更高的要求，电子元器件的可靠性筛选就显得尤为关键。为保证电子元器件的可靠性要明确筛选要求和筛选类别，以此制定筛选方案，将可靠性筛选建立在项目的有效性和适用性上，才能对电子元器件质量进行有效的控制，促使电子产品质量进一步提高。
参考文献：
[1]周冬娣.电子元器件可靠性与二次筛选[J].电子技术与软件工程,2019(14):100-101.
[2]李雪.电子元器件的筛选与电子元器件质量控制分析[J].电子技术与软件工程,2020(20):70-71.