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摘要:电子元器件可靠性是指在全寿命周期内,在规定的时间和条件下完成规定功能的能力,是器件固有的一种属性。电子元器件是构成电子产品的基本单元,是整个电子产品质量的基石。没有质量可靠的元器件就不可能有质量可靠的电子产品。对于电子产品发生的故障,因元器件失效引起的达到90%以上。目前我国电子设备中选用的是进口和国产电子元器件并存,基于一些国家政治、经济和技术封锁目的,进口元器件种类在减少,档次也在降低,还有可能夹杂假冒伪劣器件。因此,提高电子产品的元器件国产化程度,短期来看可能对产品质量及可靠性带来一定的影响,但长远看对电子产品质量和可靠性是有好处的。面对进口替代和国产器件可靠性的实情,在严格选型的基础上,加大元器件筛检,强化组件级、分系统级和整机应力筛选,尽可能多的激发和暴露元器件缺陷,并加以剔除,才能有效保证产品质量和可靠性。
关键词:电子元器件;检测;问题;解决方式
引言
在穿线、剥线和压接过程中,附着在电子元器件上的导线往往具有细微多样的缺陷特征,难以吸收和量化。在产品外观质量筛选过程中,人工筛选方法会受到观察方法的局限性和筛选标准不一致的影响。然而,传统的机器视觉技术存在缺陷特征难以量化和提取、缺陷图像识别能力弱等缺点。由于细微多样的形态过渡变化,产品的“优、良、中、差”外观质量无法用统一精确的尺寸来衡量。在实际的人工筛选过程中,其质量等级往往存在大范围的模糊过渡状态,无法准确定义,筛选过程严重依赖于筛选人员的观察和感受。电子元器件引线的深度和形状会影响最终的测试结果,而过渡产品会有一个或多个失效特征,严重干扰产品是否合格的准确判断。筛选工作对人员要求高、强度大、对经验依赖性强等特点,严重制约了电子元器件引线的检测效率和准确性。
1电子元器件概述
若干电子元器件的组合就构成了电子元件、小型仪器等,电子元器件本身又是由不同的零件所组成的,能够通用于某类产品中。在电子设备或者电路中,电子元器件能够进行一系列控制,这类元器件有着自己的规格与要求,具有很强的完整性,在非暴力的情况下无法实现电器元件的拆解。常见的电阻、电子管、电容、传感器等都属于电子元器件,它们在我们使用的各类电子产品中发挥着无可替代的作用。
2电子元器件失效
一件电子成品的失效是指产品丧失规定的功能指标,不能满足规范要求,其中90%以上是可以通过更换元器件修复的,而元器件的失效往往是不可修复的。因此,要控制成品设备的可靠性,就需要对元器件的失效规律进行研究分析,控制好元器件的失效率就能提高产品的可靠性。影响一个元器件失效的因素多种多样,不同的元器件在同一应力环境失效的模式和机理都有可能不同,同一种元器件在不同的应力环境的失效状态也会不同。因此,我们在分析元器件失效时要统计出元器件的材料、质量等级、静电等级、失效模式、失效机理以及应力阶段、加电时长等。
3电子元器件的检测技术
电子元器件的检测技术是以信息获取技术为基础所进行的系统性分析研究与运用,该技术具有很强的综合性,常见的有检测分析、参数检测信号等。检测技术涉及的机构范围较为广泛,有国家级的电子元器件检测机构,还有针对电子元器件的校准公司,这些机构与公司都是为了设备检测所开设的,能够为检测数据的可靠性提供保障。常规的检测机构大多是将完整的设备或者系统作为检测对象。例如:很多企业都在进行的计量检测,这类检测有很多标准,包括主、副标准和工作标准等,实际检测又包括器具的检定、校准等。
4电子元器件检测中的问题
从某机载雷达产品交付部队后返修结果看,四批次产品,部队使用中出现6个故障,由于元器件质量问题引起的有4个。通过更换失效元器件后排除雷达故障,对失效元器件进一步失效分析,找出失效机理,属于电源模块设计问题,改进线路结构并验证后,对同批次产品的某电源模块全部更换,问题得以彻底解决。
对于电容类元器件来说,最常出现的问题包括开路、击穿、参数退化等方面。
以最典型的击穿问题为例,发现这一问题的内在原因可分为五种:介质材料出现击穿问题;有导电离子或缺陷等存在于介质内;介质出现老化现象;在制造介质时发生机械损伤;介质结构出现问题。在检测时就需要把握此类别元器件出现的主要问题,并采取针对性的解决措施。
5电子元器件检测问题解决对策
5.1进行全面的可靠性试验
为了发现和分析雷达在不同环境和应力条件下元器件的失效规律及失效机理,在雷达制造过程中通常要进行可靠性试验(包括,环境试验、寿命试验、筛选试验、现场使用试验和鉴定试验等)和环境应力筛选试验(包括,振动冲击、温度冲击等)。雷达整机单位根据整机可靠性试验和环境试验形成的主要文件和记录,对外协配套单位提出要求,并作为其制定应力试验大纲的依据。
5.2数据收集
可靠性分析工作之前需要明确分析的电子设备的功能与结构组成,明确设备故障的故障判据,尽量采用定量描述,少用定性的描述,是可靠性工程的基础。可靠性分析工作之前需进行数据收集,收集电子设备全寿命周期的失效信息,包括设备在生产、测试、FMEA、试验及现场使用等过程中组成单元(含元器件)所有可能出现的故障模式、故障原因、影响分析。电子设备的常见的故障模式包含功能丧失、功能降低、间歇性故障、非预期的功能。故障原因是造成故障模式的原因,一般分为开路、短路、参数漂移。故障原因是由某些物理、化学等失效机理造成的,如疲劳、温度过高、机械应力等。针对测试、试验中出故障的元器件,可采用DPA的方法进行故障分析,DPA是元器件故障分析的有效的手段根据DPA结果明确故障模式及故障原因的分析。
5.3强化检测管理
在对电子元器件进行检测时,需要建立起完善的评审体系,形成总体、分系统、单机的三级制度。在检测中要注重两项工作:第一、强化检测管理,实现电子元器件的综合性质量评审;第二、要注重检测过程中的细节控制,对具体问题展开系列专题审议。就电子设备来说,大多数故障都是由于电子元器件引起的,既有可能是外界环境的影响,又有可能是电子元器件本身质量所导致的。在使用电子元器件时要对出现的问题加以关注,对存在的质量问题进行深入分析,做到准确判断问题类型,以便针对性加以解决。
5.4编好元器件的二次筛选规范,执行好这一规范
对科研生产过程中采购的元器件100%进行二次筛选,尽可能最大限度剔除有某种失效模式存在的元器件。对有某一方面特殊用途的元器件有选择性的进行二次筛选。对于限于条件无法进行筛选的元器件,可采取装入系统级进行试验来验证或委托有条件的单位进行筛选。结合二次筛选的限制性,要严格控制元器件允许失效百分比PDA。
结束语
电子设备可靠性增长的核心在于元器件的可靠性,要有效的控制或消除设备的失效,需要实现对设备准确的失效分析,采用有效的可靠性增长失效,并实现全生命周期失效数据的收集,才能针对电子设备的特点采取有效。本文从元器件级到设备级进行全寿命周期内故障信息收集、FMEA、可靠性增长试的工作,通过详细的测试、分析、试验得到设备可能出现的失效模式、失效原因及影响程度,从而提出有效的可靠性增长措施,提高产品的可靠性。
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