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电子元器件的可靠性筛选(二)

2020.10.26
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王辉

致力于为分析测试行业奉献终身

  在安排测试筛选先后次序时,有两种方案:

  a)方案1:将不产生连环引发效果的失效模式筛选放在前面,将可以与其他失效模式产生连环引发效果的失效模式筛选放在后面。

  b)方案2:将可以与其他失效模式产生连环引发效果的失效模式筛选放在前面,将不产生连环引发效果的失效模式筛选放在后面。

  如果选择方案1,会发现将可以与其他失效模式产生连环引发效果的失效模式筛选放在后面时,出现本身失效模式没有被触发、其他关联的相关失效模式被触发的情况时,这种带有缺陷的元器件不能被准确地定位、剔除,因为该类失效模式的检测已经在前面做过了。而选择方案2就可以非常有效地避免上述问题的发生,使筛选过程优质、经济和高效。

  因此,决定元器件测试筛选先后次序的原则是:

  a)失效概率最大的筛选方法首先做。

  b)当一种失效模式可以与其他失效模式产生关联时,应将此失效模式的筛选放在前面。

  c)使用不同方法对同一种失效模式进行筛选时,首先考虑失效概率的分布,容易触发失效的筛选方法首先进行。

  d)考虑经济性,便宜的先做。

  e)考虑时间性,时间长的后做。

  f)测试顺序的安排是后面的参数能够检查元器件经前面参数测试后可能产生的变化。对有耐电压、绝缘电阻测试要求的元器件,耐压在前、绝缘在后,功能参数最后测试;对有击穿电压和漏电流测试要求的元器件,击穿电压在前,漏电流在后,功能参数最后测试。

  1 元器件筛选的必要性

  电子元器件的固有可靠性取决于产品的可靠性设计,在产品的制造过程中,由于人为因素或原材料、工艺条件、设备条件的波动,最终的成品不可能全部达到预期的固有可靠性。在每一批成品中,总有一部分产品存在一些潜在的缺陷和弱点,这些潜在的缺陷和弱点,在一定的应力条件下表现为早期失效。具有早期失效的元器件的平均寿命比正常产品要短得多。电子设备能否可靠地工作基础是电子元器件能否可靠地工作。如果将早期失效的元器件装上整机、设备,就会使得整机、设备的早期失效故障率大幅度增加,其可靠性不能满足要求,而且还要付出极大的代价来维修。因此,应该在电子元器件装上整机、设备之前,就要设法把具有早期失效的元器件尽可能地加以排除,为此就要对元器件进行筛选。根据国内外的筛选工作经验,通过有效的筛选可以使元器件的总使用失效率下降1  - v 2个数量级,因此不管是军用产品还是民用产品,筛选都是保证可靠性的重要手段。

  2 筛选方案的设计原则

  定义如下:

  筛选效率 W=剔除次品数/实际次品数

  筛选损耗率 L=好品损坏数/实际好品数

  筛选淘汰率Q=剔降次品数/进行筛选的产品总数

  理想的可靠性筛选应使W=1,L=0,这样才能达到可靠性筛选的目的。Q值大小反映了这些产品在生产过程中存在问题的大小。0值越大,表示这批产品筛选前的可靠性越差,亦即生产过程中所存在的问题越大,产品的成品率低。

  筛选项目选择越多,应力条件越严格,劣品淘汰得越彻底,其筛选效率就越高,筛选出的元器件可靠性水平也越接近于产品的固有可靠性水平。但是要付出较高的费用、较长的周期,同时还会使不存在缺陷、性能良好的产品的可靠性降低。故筛选条件过高就会造成不必要的浪费,条件选择过低则劣品淘汰不彻底,产品的使用可靠性得不到保证。由此可见,筛选强度不够或筛选条件过严都对整批产品的可靠性不利。为了有效而正确地进行可靠性筛选,必须合理地确定筛选项目和筛选应力,为此,必须了解产品的失效机理。产品的类型不同,生产单位不同以及原材料及工艺流程不同时,其失效机理就不一定相同,因而可靠性筛选的条件也应有所不同。因此,必须针对各种具体产品进行大量的可靠性试验和筛选摸底试验,从而掌握产品失效机理与筛选项目间的关系。元器件筛选方案的制订要掌握以下原则:   ①筛选要能有效地剔除早期失效的产品,但不应使正常产品提高失效率。②为提高筛选效率,可进行强应力筛选,但不应使产品产生新的失效模式。③合理选择能暴露失效的最佳应力顺序。④对被筛选对象可能的失效模式应有所掌握。⑤为制订合理有效的筛选方案,必须了解各有关元器件的特性、材料、封装及制造技术。此外,在遵循以上五条原则的同时,应结合生产周期,合理制定筛选时间。


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