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元器件篩選原則

1、元器件篩選的必要性
電子元器件的固有可靠性取決于產(chǎn)品的可靠性設計，因此，應該在電子元器件裝上整機或設備之前，就要設法盡可能排除掉存在問(wèn)題的元器件，為此就要對元器件進(jìn)行篩選。那么，元器件篩選都有哪些方案？原則是什么？常見(jiàn)的篩選項目有哪些？
安排測試篩選先后次序的兩種方案：
方案1：將不產(chǎn)生連環(huán)引發(fā)效果的失效模式篩選放在前面，將可以與其它失效模式產(chǎn)生連環(huán)引發(fā)效果的失效模式篩選放在后面。
方案2：將可以與其它失效模式產(chǎn)生連環(huán)引發(fā)效果的失效模式篩選放在前面，將不產(chǎn)生連環(huán)引發(fā)效果的失效模式篩選放在后面。
如果選擇方案1，會(huì )發(fā)現將可以與其它失效模式產(chǎn)生連環(huán)引發(fā)效果的失效模式篩選放在后面，如果出現本身失效模式?jīng)]有被觸發(fā)，但其它關(guān)聯(lián)的相關(guān)失效模式先被觸發(fā)的情況，因為該類(lèi)失效模式的檢測已經(jīng)在前面做過(guò)了，所以不能準確地定位和剔除這種帶有缺陷的元器件。而選擇方案2就可以非常有效地避免上述問(wèn)題的發(fā)生，使篩選過(guò)程更加優(yōu) 質(zhì)、經(jīng)濟和高效。
2、篩選方案的設計原則
定義如下：
篩選效率W=剔除次品數/實(shí)際次品數
篩選損耗率L=好品損壞數/實(shí)際好品數
篩選淘汰率Q=剔降次品數/進(jìn)行篩選的產(chǎn)品總數
理想的可靠性篩選應使W=1，L=0，這樣才能達到可靠性篩選的目的。Q值大小反映了這些產(chǎn)品在生產(chǎn)過(guò)程中存在問(wèn)題的大小。Q值越大，表示這批產(chǎn)品篩選前的可靠性越差，亦即生產(chǎn)過(guò)程中所存在的問(wèn)題越大，產(chǎn)品的成品率越低。
篩選項目選擇越多，應力條件越嚴格，劣品淘汰得越徹底，其篩選效率就越高，篩選出的元器件可靠性水平也越接近于產(chǎn)品的固有可靠性水平。但是這樣做要付出更高的費用和更長(cháng)的周期，降低了篩選效率。
因此，篩選條件選擇過(guò)高會(huì )造成不必要的浪費，篩選條件過(guò)低則劣品淘汰不徹底，產(chǎn)品的使用可靠性得不到保證。由此可見(jiàn)，篩選強度不夠或篩選條件過(guò)嚴都對整批產(chǎn)品的可靠性不利。
為了有效而正確地進(jìn)行可靠性篩選，必須合理地確定篩選項目和篩選應力。為此，必須了解產(chǎn)品的失效機理。產(chǎn)品的類(lèi)型不同，生產(chǎn)單位不同以及原材料及工藝流程不同時(shí)，其失效機理就不一定相同，因而可靠性篩選的條件也應有所不同。
因此，必須針對各種具體產(chǎn)品進(jìn)行大量的可靠性試驗和篩選摸底試驗，從而掌握產(chǎn)品失效機理與篩選項目間的關(guān)系。
元器件篩選方案的制訂要掌握以下原則：
1）篩選要能有效地剔除早期失效的產(chǎn)品，但不應提高正常產(chǎn)品的失效率。
2）為提高篩選效率，可進(jìn)行強應力篩選，但不應使產(chǎn)品產(chǎn)生新的失效模式。
3）合理選擇能暴露失效的更佳應力順序。
4）對掌握所有產(chǎn)品的失效模式。
5）為制訂合理有效的篩選方案，必須了解各有關(guān)元器件的特性、材料、封裝及制造技術(shù)。
此外，在遵循以上五條原則的同時(shí)，應結合生產(chǎn)周期，合理制定篩選時(shí)間。
3、幾種常用的篩選項目
1）高溫貯存
電子元器件的失效大多數是由于其體內和表面的各種物理化學(xué)變化所引起，它們與溫度有密切的關(guān)系。溫度升高以后，化學(xué)反應速度大大加快，失效過(guò)程也得到加速，使得有缺陷的元器件能及時(shí)暴露，予以剔除。
高溫篩選在半導體器件上被廣泛采用，它能有效地剔除具有表面玷污、鍵合不良和氧化層缺陷等失效機理的器件。通常器件需要在高結溫下貯存24~168小時(shí)。
高溫篩選簡(jiǎn)單易行，費用不大，在許多元器件上都可以施行。通過(guò)高溫貯存后，還可以使元器件的參數性能穩定下來(lái)，減少使用中的參數漂移。各種元器件的熱應力和篩選時(shí)間要適當選擇，以免產(chǎn)生新的失效機理。
2）功率電老煉
篩選時(shí)，在熱電應力的共同作用下，能很好地暴露元器件體內和表面的多種潛在缺陷，它是可靠性篩選的一個(gè)重要項目。
各種電子元器件通常在額定功率條件下老煉數小時(shí)至168小時(shí)。有些產(chǎn)品，如集成電路，不能隨便改變條件，但可以采用高溫工作方式來(lái)提高工作結溫，達到高應力狀態(tài)。各種元器件的電應力要適當選擇，可以等于或稍高于額定條件，但不能引人新的失效機理。
功率老煉需要專(zhuān)門(mén)的試驗設備，其費用較高，故篩選時(shí)間不宜過(guò)長(cháng)。民用產(chǎn)品通常為數小時(shí)，**高可靠產(chǎn)品可選擇100或168小時(shí)，宇航級元器件可選擇240小時(shí)甚至更長(cháng)的周期。
3）溫度循環(huán)
電子產(chǎn)品在使用過(guò)程中會(huì )遇到不同的環(huán)境溫度條件，在熱脹冷縮的應力作用下，熱匹配性能差的元器件就容易失效。溫度循環(huán)篩選利用了極端高溫和極端低溫間的熱脹冷縮應力，能有效剔除存在熱性能缺陷的產(chǎn)品。元器件常用的篩選條件是-55℃至+125℃，循環(huán)5-10次。
4）離心加速度
離心加速度試驗又稱(chēng)恒定應力加速度試驗。這項篩選通常在半導體器件上進(jìn)行，把高速旋轉產(chǎn)生的離心力作用于器件上，可以剔除鍵合強度過(guò)弱、內引線(xiàn)匹配不良和裝架不良的器件，通常選用離心加速度20000g而且持續試驗一分鐘。
5）監控振動(dòng)和沖擊
在對產(chǎn)品進(jìn)行振動(dòng)或沖擊試驗的同時(shí)進(jìn)行電性能的監測，常被稱(chēng)為監控振動(dòng)或監控沖擊試驗。這項試驗能模擬產(chǎn)品使用過(guò)程中的振動(dòng)、沖擊環(huán)境，能有效地剔除瞬時(shí)短、斷路等機械結構不良的元器件以及發(fā)現整機中的虛焊等故障。在高可靠繼電器、接插件以及**電子設備中，監控振動(dòng)和沖擊是一項重要的篩選項目。
典型振動(dòng)條件：頻率20-2000Hz，加速度2-20g，掃描1~2周期，在共振點(diǎn)附近要多停留一段時(shí)間。典型的沖擊篩選條件是1500-3000g，沖擊3~5次，這項試驗僅適用于元器件。
監控振動(dòng)和沖擊需要專(zhuān)門(mén)的試驗設備，費用昂貴，在民用電子產(chǎn)品中一般不采用。
除以上篩選項目外，常用的還有粗細檢漏、鏡檢、線(xiàn)性判別篩選、精密篩選等。

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