可靠性篩選試驗

產(chǎn)品牢靠性能檢驗牢靠性篩選試驗牢靠性篩選試驗v第一節(jié)牢靠性篩選的目的和意義v其次節(jié)牢靠性篩選試驗的特點和分類v第三節(jié)常用的牢靠性篩選方法v第四節(jié)v第五節(jié)工作實例牢靠性篩選試驗項目篩選應力和篩選時間的確定第一節(jié)牢靠性篩選的目的和意義一、牢靠性篩選的目的就是設法在一批元器件中剔除那些由于原材料、設備、工藝等(包括人的因素)方面潛在的不良因素所的有缺陷元器件——早期失效元器件，而把具有確定特性的合格元器件選擇出來。二、牢靠性篩選的意義一批元器件由于通過篩選剔除了早期失效的產(chǎn)品，就可提高該批產(chǎn)品的牢靠性水平。在正常狀況下，失效率可以降低半個到一個數(shù)量級，個別的甚至可降低兩個數(shù)量級。浴盆曲線浴盆曲線是指產(chǎn)品從投入到報廢為止的整個壽命周期內(nèi)，其牢靠性的變更呈現(xiàn)確定的規(guī)律。假如取產(chǎn)品的失效率作為產(chǎn)品的牢靠性特征值，它是以運用時間為橫坐標，以失效率為縱坐標的一條曲線。因該曲線兩頭高，中間低，有些像浴盆，所以稱為“浴盆曲線”。失效率隨運用時間變更分為三個階段：早期失效期、偶然失效期和耗損失效期。一、牢靠性篩選的特點1.無論是電子元器件，還是電子設備，其失效機理在產(chǎn)品制造出來以后就已經(jīng)固定。所以，牢靠性篩選不能變更其失效機理，不能變更單個產(chǎn)品的固有牢靠性水平。但是，通過篩選，可剔除早期失效產(chǎn)品，從而提高成批產(chǎn)品總體的牢靠性水平?；蛘哒f，篩選不能提高產(chǎn)品的固有牢靠性，只能提高產(chǎn)品的運用牢靠性。2.牢靠性篩選對性能良好的產(chǎn)品應當是一種非破壞性試驗，即試驗應力對好產(chǎn)品的損傷要盡可能小。反映在整批產(chǎn)品特性上，就是不應影響其失控機理、失效模式和正常工作，在此前提下，可考慮加大應力進行篩選，以提高篩選效果和縮短篩選時間。3.牢靠性篩選不同于對產(chǎn)品的質(zhì)量驗收和工藝質(zhì)量管理。第一，篩選的目的不是檢查產(chǎn)品在測量的時候是否合格，而是假設全部產(chǎn)品在起先時都是合格的；其次，篩選是一個選擇過程，故要對產(chǎn)品進行100％的篩選檢查；第三，由篩選分出的等級是由壽命要求和產(chǎn)品預期應用的工作條件而定的。因此，從概念上說，篩選與質(zhì)量驗收工藝、質(zhì)量管理不同，它不是因為一個或幾個參數(shù)測量值超過可接收的標準范圍而加以剔除，而是考慮這些測量值可能是潛在的早期失效(不行靠)的預兆。其次節(jié)牢靠性篩選試驗的特點和分類（1）篩選試驗一般要100%地對受試產(chǎn)品施加壓力，目的是暴露產(chǎn)品固有的以及生產(chǎn)和、工藝過程引進和那些一般在正常質(zhì)量檢驗和試驗過程中不會出現(xiàn)的缺陷；（2）篩選試驗是一種非破壞性試驗，不應影響整批產(chǎn)品失效機理、失效模式和正常工作；（3）篩選試驗是一個選擇過程，對產(chǎn)品進行100%的篩選檢查，由篩選分出的等級是相應于壽命要求和產(chǎn)品預期應用的工作條件而定的，但篩選試驗條件不必精確模擬真實的工作條件和環(huán)境條件。（4）對單個產(chǎn)品來說，牢靠性篩選試驗不能提高其牢靠性，相反，若篩選項目和所用的“應力”水平選擇不當，還會使單個產(chǎn)品的牢靠性降低，同時，對于生產(chǎn)部門來說，牢靠性篩選試驗好要付確定的代價（成品率降低、成本增加、生產(chǎn)周期加長等），但由于通過牢靠性篩選試驗剔除了整批產(chǎn)品中的早期失效產(chǎn)品，因此可提高整批產(chǎn)品的牢靠性，二、牢靠性篩選試驗的分類依據(jù)篩選的性質(zhì)和所加的應力或所運用的儀器設備的不同，牢靠性篩選試驗大致可以分類如下：1.檢查篩選（1）目視或放大鏡、顯微鏡檢查篩選（2）紅外線非破壞性檢查篩選（3）x射線非破壞性檢查篩選（4）顆粒碰撞噪聲測試篩選2.密封性篩選（1）液浸浸沒檢漏篩選（2）氦質(zhì)譜檢漏篩選（3）放射性同位素氣體示蹤檢漏篩選（4）度試驗篩選3.環(huán)境應力篩選（1）力學環(huán)境應力篩選（2）氣候環(huán)境應力篩選（3）特殊環(huán)境應力篩選（4）混合環(huán)境應力篩選4.壽命篩選（1）高溫貯存篩選（2）低溫貯存篩選（3）功率老煉篩選5.測試篩選（1）初始參選篩選（又稱分布截尾帥選）（2）線性判別篩選確定篩選項目的原則1.選擇那些對剔除元器件早期失效有重大影響的項目；2.全部篩選項目應使篩選過的元器件具有較高的穩(wěn)定性和牢靠性。3.全部篩選項目不僅要具有較好的經(jīng)濟性，而且還要有志向的、較高的篩選效率。4.確定篩選試驗的應力類型和等級時，應能最有效地激發(fā)早期失效，將不行靠的產(chǎn)品剔除而不損壞牢靠的產(chǎn)品。5.任何時候篩選應力的類型和等級都不得使產(chǎn)品承受過應力而變更其固有的失效理，引進新的不應有的失控模式。6.篩選時間的確定，應通過大量的摸底試驗，依據(jù)產(chǎn)品早期失效的分布形式確定正確的篩選時間。篩選等級—依據(jù)用途和牢靠性等級甲級：對牢靠性要求極高，且修理和更換極難，或根本不行能修理、更換的電子系統(tǒng)，如宇航、導彈、海纜等所用的電子元器件要接受甲級篩選；乙級：對牢靠性要求甚高，且修理、更換較難的電子系統(tǒng)，如大型電子計算機；航空電子設備等所用的電子元器件接受乙級篩選；丙級：對牢靠性要求較高，一般可進行修理、更換的地面設備和大型工業(yè)限制用的電子系統(tǒng)所用的電子元器件接受丙級篩選一丁級：適用于一般民用設備所用的電子元器件鏡檢篩選定義：產(chǎn)品在封裝以前用顯微鏡檢查。特點：無損篩選設備：30—150x立體顯微鏡發(fā)覺的問題：表面反型層和體內(nèi)缺陷以外的幾乎全部工藝過程中的潛在缺陷，包括：管芯中異物、鍵合缺陷、組裝缺陷、氧化光刻缺陷、金屬化層缺陷，等等。鏡檢標難的制定特殊重要，鏡檢篩選標準的制定：必需定得既合理又好用。定得太嚴會將優(yōu)品誤判為劣品，損失較大；定得太松，劣品就簡潔漏網(wǎng)。鏡檢篩選是由工藝線上的人員進行的。凡是重要一些的工藝流程都要實施鏡檢。具體鏡檢標準應依據(jù)主要的失效模式和機理，再結合具體工藝狀況擬定。紅外線篩選通過紅外探測或照相技術可以揭示器件的熱分布特性，從中可以剔除體內(nèi)或表面熱缺陷嚴峻的器件。紅外線檢驗是非破壞性的篩選方法，它能用來視察反偏結上所發(fā)生的二次發(fā)光、硅片內(nèi)部的位錯網(wǎng)絡、PN結不勻整擊穿點、金屬膜內(nèi)部的小孔與鍵合處的裂紋，以及由于針孔、尖端擴散或二氧化硅層臺階處的局部熱點等。尤其適用于大功率器件及大規(guī)模集成電路的篩選、檢驗。對于金屬管殼的器件，紅外線不能透過，須要在封帽前檢查；對于陶瓷管殼，紅外線能透過，所以封帽后也可用紅外線檢查。X射線篩選主要用于檢驗器件密封后管殼內(nèi)有無外來物和裝片、鍵合或封裝工序中的潛在缺陷及芯片有無裂紋等。x射線法具有雙重作用：一是在制造過程中，借助于這種方法，可以剔除有關失效產(chǎn)品；二是由于這種方法是非破壞性的，可用它做失效分析。精密篩選試驗技術是在研制海纜系統(tǒng)增音機用高牢靠晶體管過程中發(fā)展起來的一項新的篩選技術。通過精密篩選可以保證元器件在20年連續(xù)工作中參數(shù)漂移不超過規(guī)定的指標，如晶體管的hEF變更可以小于3％，其失效率與篩選前相比可以降低一個數(shù)量級，達到超高牢靠水平。精密篩選試驗通常在較低的應力條件下(接近或略高于元器件的現(xiàn)場運用條件)進行3000—5000小時的電老化。在老化過程中對元器件的電參數(shù)進行精確的測量，找出參數(shù)隨時間的變更規(guī)律，從而外推出樣品在所要求的工作期限內(nèi)的參數(shù)漂移量，從中選擇出一部分漂移小且能滿足使用要求的元器件，剔除漂移大的和異樣變更的元器件。由于選擇了低應力老化，故避開了引入新的失效機理，但要延長試驗周期。精密篩選試驗要對元器件進行多次測量，由于優(yōu)質(zhì)元器件在低應力老化中參數(shù)變更微小，故必須接受精密測試儀器精密篩選試驗須要特地的儀器設備，故費用昂貴，且周期長，一般僅在海纜，通訊衛(wèi)星等要求長期穩(wěn)定牢靠的系統(tǒng)元器件篩選中作為必要的篩選項目。精密篩選①篩選工作只能提高元器件的運用牢靠性，但不能提高元器件的固有牢靠性。②篩選工作應在質(zhì)量驗收合格后才能進行。③篩選工作要有適當?shù)臉藴?，應當依?jù)產(chǎn)品的須要規(guī)定合格或被淘汰的標準，要特殊留意避開“合格不合用