元器件儲存可靠性的影響因素有哪些
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發布日期: 2019.11.08
我國大多數裝備電子產品的研製周期較長,且產品使用後還需要維修,而元器件(尤其是進口元器件)更新換代是比較快的,往往裝備在研製過程中,某些進口元器件已不生產,或定型後使用需要維修時,有些元器件已經“斷檔”。為了解決這一矛盾,通常在采購時留有足夠的餘量,以解決裝備研製的需要;而且元器件訂貨量大,單價相對來說就低,也有利於節約費用。作為元器件的采購方和使用方普遍采取“一次采購、多次使用”的方式,這不僅能取得一定的經濟效益,也有利於保證裝備產品的研製進度。而另一方麵,元器件生產廠家也希望“一次技產、多次供貨”以降低生產成本。但“一次訂貨,多次使用”或“一次投產、多次供貨”主要取決於元器件允許長期儲存的期限,以及超過了規定的儲存期限後,需要通過必要的檢測,才能驗證元器件的質量與可靠性仍能滿足裝備研製的要求。
元器件的儲存可靠性以及儲存期的長短主要與下列因素有關:
(1)由設計、工藝和原材料決定的元器件固有質量狀況。
(2)元器件儲存的環境條件。
(3)元器件的不同類別。
(4)裝備的可靠性要求。
元器件儲存環境
多數元器件的總規範和詳細規範中規定了元器件的儲存環境,SJ331《半導體集成電路總技術條件》規定了半導體集成電路儲存的溫度範圍為-10℃~40℃,相對濕度不大於80% ;美國軍用標準和我國軍用標準規定半導體器件的儲存環境溫度範圍要寬一些。這些標準中規定的儲存環境都是不允許超過的範圍,並非元器件儲存的佳環境。根據國家標準GB4798.1《電工電子產品應用環境:儲存》,對於某些存放精密儀器儀表、元器件的倉庫環境條件的級別定為級別,其主要的氣候環境條件為:溫度:20℃~25℃;相對濕度:20%~70%;氣壓:70kPa~106kPa。這三項儲存的氣候環境條件中,對元器件儲存可靠性影響較大的是溫度和相對濕度,氣壓影響的程度相對較小。儲存環境除了氣候環境對元器件的有效儲存期有影響外,GB4798.1中還規定了其他環境(如特殊氣候環境(輻射等)、生物環境(黴菌、白蟻等)、化學活性物質(有害氣體等)、機械活性物質(砂、塵等))。
此外,振動、衝擊等機械環境對元器件儲存可靠性和儲存期的長短也有很大影響。GJB/Z123《宇航用電子元器件有效儲存期及超期複驗指南》中均規定了元器件的儲存環境條件:元器件必須儲存在清潔、通風、無腐蝕氣體並有溫度和相對濕度指示儀器的場所。
對於某些特殊元器件的儲存應滿足以下特殊的要求:
1、對靜電放電敏感的元器件(如MOS器件、微波器件等),應采取靜電放電防護措施。
2、對磁場敏感但本身無磁屏蔽的元件,應存放在具有磁屏蔽作用的容器內。
3、非密封片式元器件應存放在充惰性氣體密封的密封容器內,或存放在采取有效去濕措施(如加吸濕劑、防氧化劑等)的密封容器內。
4、微電機等機電元件的油封及單元包裝應保持完整。
元器件儲存失效機理
影響元器件儲存可靠性和儲存期長短的主要因素是元器件本身包含的各種缺陷,凡係統中含有存在缺陷的元器件都不能滿足係統長期儲存的要求,無缺陷或缺陷少的元器件就能滿足係統十幾年甚至是20年的長期儲存要求。美國桑迪亞國家實驗室(SNL)收集了美國國防部的部分高可靠微電子器件(如MOSLSI、雙極型SSI)在非工作狀態下的大量儲存數據,儲存期為8年-10年,甚至20年以上。數據分析表明,非工作狀態下元器件的儲存失效並非單純地呈指數分布規律,其失效在較大程度上由設計、製造和生產過程的質量監控失誤造成的缺陷所引起。
對長期庫房儲存試驗和延壽試驗的失效樣品分析表明,失效的主要原因是由於器件內部水汽影響,其次是芯片、引線脫落。元器件儲存失效包括內部結構失效和與封裝、鍵合有關的外部結構失效,而外部結構失效在儲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,是由於元器件在儲存溫度、濕度等環境應力的作用下潛在的外殼、封裝工藝缺陷而導致失效。