电子元器件可靠性评价与质量控制策略研究

发表时间:2021/7/1   来源:《科学与技术》2021年3月第7期   作者:仝晓玲
[导读] 在电子产品的组成中,元器件是最基本的组成,也是最小的单元,产品是否具有较强的稳定性和可靠性,
        仝晓玲
        广东风华高新科技股份有限公司   广东肇庆526020
        摘 要:在电子产品的组成中,元器件是最基本的组成,也是最小的单元,产品是否具有较强的稳定性和可靠性,与电子元器件的质量密不可分,一旦元器件的可靠性下降,则电子产品的作用也就无从谈起,所以对电子元器件的可靠性进行分析,使其能够发挥自身的价值是非常重要的。因此,我们应该对电子元器件的质量进行分析和控制,确保其可以为电子产品所服务,能够更好地服务于高科技产品的生产制造,推动经济发展。
        关键词:电子元器件;可靠性评价;质量控制策略
        引 言
        随着电子产品及系统在各行各业的普及应用,人们对电子元器件质量的重视程度逐渐提高。根据相关数据显示,在使用电子产品的过程中出现的问题,大多都是由电子元器件的质量不好所引起的,比如,在使用过程中的稳定性不高,使用时间短,元器件的功能不能正常的发挥等。即使设计了一款非常完美的电子产品,研发生产的过程都是有着严格的管理,一旦电子元器件的质量没有很好的保障,再好的产品也会毁于一旦。所以,在进行电子产品的生产时,要注重电子元器件的质量,对其进行可靠性的评价和相应的质量控制,这才是电子产品的根基,企业中要将该项工作做为重要的工作内容来抓,而不单单是喊口号,要必须从观念到行动做出彻底的改变。
一、元器件可靠性评价的主要方式
1.1芯片级可靠性评价
        由于现在人们对电子设备的要求越来越高,组成电子设备的元器件也从原来的大体积逐步趋向于电子集成化、微型化及芯片化,传统的可靠性试验方法已经不能满足现代电子工业的水平。于是人们发展了芯片级可靠性评价方法,这种评价是在设备成品封装之前进行的,对组成设备的主要半导体芯片进行检测。同时,按照现有标准(国军标或美军标)还要对芯片进行一系列可靠性验证试验(如划片后抽样封装进行温度冲击试验、对芯片表面形貌进行扫描电镜等)甚至是上千小时的加速寿命试验,来验证其可靠性。进一步,还要对失效芯片进行失效分析,通过分析不同的失效模式,获得大量的可靠性数据。通过这些数据确定芯片的热效应能力和击穿时间的可靠性。因为这种评价手段是在器件的生产过程中进行的,因此它可以及时地进行反馈,从而使得工作人员能够及时更换元器件,实施改进措施。但是不足之处在于,这种检测方式对芯片和集成电路的损坏是不可挽回的,并且不能检测封装过程中对元器件带来的影响。
1.2微电子结构测试可靠性评价
        这种可靠性评价方法的主要手段在于针对不同设备、集成电路中所有可能存在对设备造成影响的薄弱环节,设计出针对不同器件、不同阶段的失效模式进行测试(如在不同的使用工况下产生的失效,不同的电场、磁场作用下产生的失效等)进而得到一系列数据,根据这些数据及设计出的结构与测试结构之间的关系,对器件进行可靠性评价。这种方法除了在电子产品的研发阶段以及生产阶段都可以使用外,还可以对这种微电子结构进行封装作业,通过施加应力可以进行可靠性分析。因此这种方法已经成为现代社会电子元器件生产过程中最为常见的一种评价手段。
1.3.结构工艺质量可靠性评价
        第一,对于电子元器件中的试验模式,需要对设备的结构及材料进行可靠性论证,以增强元器件结构的工艺性能。第二,在生产线的工艺设备质量控制中,为了增强设备系统的可控制力以及检测能力,相关的技术人员以及检测人员需要掌握电子元器件的设计方案,通过结构工艺的整合,保证各项设备操作的一致性,实现结构工艺质量可靠性评价的目的。
二、电子元器件的质量控制方案
2.1确定电子元器件的可靠性筛选方案
(1)在电子元器件装机之前,设备维护人员应该及时发现失效元器件,通过对设备故障的诊断及处理,避免失效电子元器件的使用,以提高电子元器件的质量控制目的。


(2)在进行电子元器件筛选中,可以降低设备故障及电子元器件的损耗,所以,在具体的筛选中,需要明确筛选方案:首先,去除早期的实效产品;其次,在强力筛选中,提高故障电子元器件的筛选效率,有效避免电子设备出现新的失效模式;最后,电子元器件筛选中,应该考虑元器件的性能,最后按照电子元器件的使用需求,确定科学化的筛选方案。
(3)细化筛选项目。首先,高温贮藏法。对于该种筛选方法而言,主要是根据电子元器件的温度变化,对元器件的内部及表面变化进行分析。如,在电子元器件筛选中,当出现温度增高的问题,会使电子元器件的化学反应加速,从而导致元器件失效了过高。其次,电功率筛选。在电子元器件质量控制中,为了提高元器件的可靠性,需要确定电功率筛选方式。对于该种方式而言,需要使用专业的实验设备,在一定的时间条件下,可以对不同的电子元器件的功率进行分析,之后按照电子元器件的不同条件,确定适合性的筛选方案。
2.2电子元器件设计中的质量控制
        在电子元器件设计中,应该设计以下质量控制方案:第一,在电子元器件的设计方案确定中,需要按照设备的操作状况,拟定元器件的选择及控制准备,并建立元器件的选择目录,以增强电子元器件的控制及处理办法,充分展现元器件设备控制的规范性。第二,在工程样机的设计阶段,需要对电子元器件的测试、筛选等进行分析,并保证各项参数确定的可靠性,避免失效电子元器件对电子设备造成的影响,并确定电子元器件的筛选等级。第三,结合电子元器件的设定方案,需要将技术设计、参数固化等作为重点,要求电子元器件的质量控制人员按照项目生产技术、质量等级以及验收条件等,对电子元器件进行专项评审,以提高电子元器件设计质量的控制效果。第四,在电子元器件的信息统计中,质量控制人员应该结合元器件的制造工艺、质量等级等,确定元器件的质量特性,并按照可靠性指标方案,确定最优化的集成方案,以增强电子元器件设计阶段的质量控制效果,为电子元器件的设计及质量审查提供支持。
2.3电子元器件检测的质量控制
        电子元器件检测中的质量控制方案如下:第一,物理检测技术。对于物理检测技术而言,主要是对采购或是接收的电子元器件进行反复检查。如,在具体的电子元器件质量控制中,需要使用热像仪对设备的元器件进行检测,避免设备工艺质量、内部结构不合理问题的出现,以提高电子元器件检测的整体效果。第二,在可靠性筛选的过程中,设备维护人员应该对全部电器元件进行检查,通过电子元器件可靠性、制造工艺以及属性的分析,确定筛选条件。对于操作人员而言,需要按照不同设备的运行状况,合理选择电子元器件,以更好的提高电子元器件及相关设备的操作性能,展现电子元器件产品的质量控制效果。第三,电子元器件的寿命筛选,按照电子元器件存储寿命、工作寿命等,确定设备的操作环境,保证设备筛选的稳定性,为电子元器件的质量控制提供技术支持。
2.4 构建完善质量跟踪处理方案
        结合电子元器件质量控制特点,在电子元器件质量跟踪处理中,应该做到以下内容:第一,在电子元器件安装完成之后,为了提高设备的操作性能,需要对电子元器件的进行试验整合,并对元器件的质量进行详细核查,以增强实验控制的有效性,为电子元器件的质量控制及跟踪处理提供支持。而且,在质量跟踪的试验分析以及元器件失效问题判断中,可以及时发现电子元器件的故障隐患,而且也可以根据设备存在问题以及元器件的质量,确定设备质量的跟踪处理标准,以提高设备故障的审查效果,提高电子元器件的设备使用效率。
三、结束语
        随着现代科技水平的提高,元器件的可靠性评价发挥了越来越重要的作用。本文总结了元器件可靠性评价的主要方式,结合现代质量管理理念,从元器件的设计生产阶段开始不断完善可靠性评价方法和技术,在短时间内评估元器件的可靠性,使电子设备用到的元器件都能稳定工作。
        参考文献
[1]试论电子元器件的可靠性与检测筛选[J]. 李德.??中国新通信.?2018(22)
[2]提升电子元器件使用可靠性的策略研究[J]. 秦冲.??通信电源技术.?2018(04)
[3]封装形式对电子元器件长期储存可靠性研究[J]. 张倩.??电子元件与材料.?2017(06)
[4]进口电子元器件的选用控制及风险管理[J]. 张颂国.??电子产品可靠性与环境试验.?2017(01)
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