張宇超

【摘 要】電子元器件的可靠性主要是指電器元器件能夠在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)和環(huán)境條件下完成所規(guī)定的功能。在現(xiàn)代工業(yè)或現(xiàn)代裝備特別是軍事裝備當(dāng)中，電子元器件是各類系統(tǒng)最基礎(chǔ)的零部件，一旦其出現(xiàn)功能失效或功能失常等不可靠現(xiàn)象便會(huì)直接導(dǎo)致整個(gè)裝備的失效。特別是在一些特殊環(huán)境下，電子元器件長(zhǎng)期處在一種特殊的溫度、濕度以及化學(xué)貯存的條件下。同時(shí)一些電子元器件還長(zhǎng)期處于這種環(huán)境下，因此常常會(huì)有一些電子元器件隨著貯存年限的增加，導(dǎo)致其內(nèi)部模塊老化、腐蝕進(jìn)而引起失效。

【關(guān)鍵詞】電子元件；貯存；可靠性；評(píng)價(jià)；技術(shù)；分析

1導(dǎo)言

非工作狀態(tài)是指電子設(shè)備在沒(méi)有承受工作應(yīng)力或僅承受低水準(zhǔn)工作應(yīng)力下，規(guī)定功能不起作用的狀態(tài)，貯存是廣義非工作狀態(tài)中最基本的類型。依據(jù)目前國(guó)際形勢(shì)和電子設(shè)備系統(tǒng)應(yīng)用的需求，電子設(shè)備必須適應(yīng)長(zhǎng)期貯存、隨時(shí)可用和能用的特點(diǎn)，因此，迫切要求元器件能夠滿足最少貯存壽命。尤其對(duì)于長(zhǎng)期貯存、一次使用的電子設(shè)備系統(tǒng)，元器件的貯存可靠性更是非常重要。目前有關(guān)元器件長(zhǎng)期貯存可靠性的考核還沒(méi)有成熟的方法和標(biāo)準(zhǔn)，開(kāi)展貯存可靠性及其評(píng)價(jià)技術(shù)研究，有重要的意義。

2貯存可靠性研究

長(zhǎng)期庫(kù)房貯存試驗(yàn)和延壽試驗(yàn)對(duì)失效品的分析表明，失效的主要原因是由于水汽影響，其次是芯片、引線脫落。歸納國(guó)內(nèi)外元器件常見(jiàn)貯存失效模式及失效機(jī)理，國(guó)內(nèi)外電子元器件貯存失效均包括內(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)失效在貯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，是由于元器件在貯存溫度、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。影響元器件貯存壽命的主要因素是元器件本身包含的各種缺陷，凡含有缺陷的元器件都不能滿足系統(tǒng)長(zhǎng)期貯存的要求，無(wú)缺陷或缺陷少的元器件，只要正確使用，就能滿足系統(tǒng)十幾甚至是二十年的長(zhǎng)期貯存要求，提高元器件貯存可靠性的重點(diǎn)在于改善其固有可靠性。

3依據(jù)貯存可靠性研究分析電子元器件失效原因

3.1國(guó)內(nèi)電子元器件貯存失效形式及原因

對(duì)于國(guó)內(nèi)電子元器件，一般混合集成電路的失效形式為電路參數(shù)漂移，外引線斷裂，其失效原因有粘接失效，鍵合失效，鋁金屬化腐蝕和引線腐蝕等；半導(dǎo)體分立器件常見(jiàn)的失效形式為開(kāi)路，參數(shù)漂移，漏氣等，其失效原因有引線的焊接缺陷，水汽影響以及密封性差等；電真空器件常見(jiàn)的失效形式為真空度下降和燈絲斷開(kāi)，其失效原因有管殼漏氣、腐蝕和脆化等；電阻器常見(jiàn)的失效形式為斷路和阻值漂移，其失效原因有電極與基片的焊接缺陷，導(dǎo)電粘合劑膨脹和老化使得導(dǎo)電微粒松散等；電容器常見(jiàn)的失效形式為參數(shù)漂移，絕緣材料或介質(zhì)變質(zhì)以及開(kāi)路等.

3.2國(guó)外電子元器件貯存失效形式及原因

對(duì)于國(guó)外電子元器件，一般單片微型器件的失效形式為導(dǎo)線連接缺陷，斷路，短路其失效原因有連接不良，過(guò)連接，連接不重合及磨損，腐蝕和絕緣損壞等；混合集成電路常見(jiàn)的失效形式為超出公差，電阻器斷線，電容器斷路，短路等，其失效原因有電阻器破損，電阻器超出公差，粘結(jié)失效，電容耦合，電參數(shù)漂移，元件裂紋或斷線以及絕緣損壞等；分立半導(dǎo)體常見(jiàn)的失效形式為擊穿，漏電，增益失效和晶體管失效等，其失效原因有結(jié)晶不完善，模片和導(dǎo)線焊接缺陷以及材料污染等；電子真空管常見(jiàn)的失效形式為真空度下降，內(nèi)部短路和燈絲斷開(kāi)等，其失效原因有漏氣，柵控管異常，腐蝕和脆化等；電阻器常見(jiàn)的失效形式為阻值增加，斷路和短路等，其失效原因有干燥，腐蝕和不絕緣等；電容器常見(jiàn)的失效形式為絕緣材料或介質(zhì)變質(zhì)以及裂紋等，其失效原因有潮解和密封層損壞等。

4電子元器件貯存可靠性評(píng)價(jià)技術(shù)

4.1長(zhǎng)期貯存試驗(yàn)評(píng)價(jià)技術(shù)

使用長(zhǎng)期貯存試驗(yàn)評(píng)價(jià)技術(shù)是一種對(duì)電子元器件可靠性進(jìn)行研究的最為直接和最為有效的方法。因?yàn)槠淇梢哉莆针娮釉骷L(zhǎng)期貯存當(dāng)中所呈現(xiàn)的失效信息。由于其具有超強(qiáng)的真實(shí)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進(jìn)措施。因此，特別適用于一些新型或關(guān)鍵電子元器件，但是其耗費(fèi)時(shí)間過(guò)程也是其不可回避的一項(xiàng)劣勢(shì)。

4.2極限應(yīng)力評(píng)價(jià)技術(shù)

極限應(yīng)力評(píng)價(jià)技術(shù)是一種基于缺陷評(píng)價(jià)技術(shù)的重要方法。其主要通過(guò)一些力學(xué)性能實(shí)驗(yàn)來(lái)確定產(chǎn)品的失效模，失效機(jī)理，提出糾正措施，防止失效重復(fù)出現(xiàn)。并根據(jù)失效物理模型，確定模擬試驗(yàn)方法，評(píng)價(jià)產(chǎn)品的可靠性。其中應(yīng)力-強(qiáng)度模型與斷裂力學(xué)模型相似，不考慮激活能和時(shí)間效應(yīng)，適用于偶然失效和致命性失效，失效過(guò)程短，特性變化快，屬劇烈變化，失效現(xiàn)象明顯。應(yīng)力-時(shí)間模型與牛頓力學(xué)模型相似，考慮激活能和時(shí)間效應(yīng)，適用于緩慢退化，失效現(xiàn)象不明顯。

4.3加速貯存壽命試驗(yàn)技術(shù)

由于長(zhǎng)期貯存試驗(yàn)評(píng)價(jià)技術(shù)的周期性較長(zhǎng)，費(fèi)用較高，因此對(duì)于一些非新型或非核心電子元器件其可靠性評(píng)價(jià)的價(jià)值與其投入不能夠相互對(duì)應(yīng)。因此一種加速貯存壽命實(shí)驗(yàn)技術(shù)成為了能夠在較短時(shí)間內(nèi)，并在相對(duì)較少投入下完成對(duì)電子元器件可靠性的評(píng)價(jià)。其主要是通過(guò)加速電子元器件的應(yīng)力變化速度以及環(huán)境變化速度等人為的模擬并加快電子元器件的貯存。該項(xiàng)技術(shù)雖有評(píng)價(jià)速度較快的優(yōu)點(diǎn)，但該項(xiàng)技術(shù)的準(zhǔn)確性還有待于提高。

5結(jié)論

綜上所述，電子元器件對(duì)于人們的生產(chǎn)生活，特別是現(xiàn)代裝備具有十分重要的作用。由于一些特殊裝備或特殊電子元器件會(huì)在某種特定的條件下長(zhǎng)期處于“長(zhǎng)期貯存，一次使用”的狀態(tài)。因此保持電子元器件的穩(wěn)定性具有十分重要的意義。介于目前電子元器件在長(zhǎng)期貯存條件下的實(shí)效形式和原因。使用長(zhǎng)期貯存試驗(yàn)評(píng)價(jià)技術(shù)，極限應(yīng)力評(píng)價(jià)技術(shù)，加速貯存壽命試驗(yàn)技術(shù)可以對(duì)電子元器件的貯存可靠性進(jìn)行評(píng)價(jià)，進(jìn)而找出相應(yīng)的解決措施。

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（作者單位：天津協(xié)盛科技股份有限公司）