元器件貯存期漫談

嚴軍政

【摘 要】 隨著電子產品行業的飛速發展，對元器件的儲貯存可靠性提出了越來越高的要求，元器件的貯存已經從原來的裝機前的貯存逐步發展到更廣義的元器件非工作狀態或低功耗狀態工作模式，在現代電子產品中，非工作狀態或低功耗狀態非常普遍，大到武器系統如導彈的引信及彈載計算機，小到大眾生活中如汽車安全氣囊，空調待機系統等。本文對電子元器件的貯存可靠性進行了探討，并就元器件的貯存失效模式、影響貯存期的因素以及存期確定的原則進行了闡述。

【關鍵詞】 貯存可靠性 貯存期 有效貯存期

【Abstract】 With the rapid development of electronics industry， the demands of storage reliability of components become higher and higher . The storage of components has been gradually developed from the original storage before installation to the more generalized storage of components that are in inactive state or low power comsumption state. Among modern electronic products which are as big as weapons systems like missile fuse and onboard computer or are as small as objects of everyday life like automotive airbags and air-conditioning system，etc，inactive state or low power consumption state is very common. In this paper， storage reliability of electronic components are discussed，and the storage failure mode of components， the factors which affect the storage period and the principles that decide the storage term are expounded.

【Key words】 Storage reliability Storaging term Valid storaging term

現代化武器裝備是軍隊現代化建設的重要物質基礎，武器裝備的優劣，直接影響到武器裝備建設以及部隊戰斗力的形成，甚至關系到戰爭的勝負與國家民族的安危。高技術性和高可靠性是現代化武器裝備的兩個重要支柱，對于武器裝備來說，高可靠性比高技術性更重要。電子元器件是整機和系統最基本的組成部分，它的可靠性直接關系到整機或系統的最終可靠性。它們在實際使用過程中總要處于一定的應用環境下，包括工作環境和非工作環境，如貯存環境，安裝環境或在整機中休眠的環境等。

非工作狀態是指電子元器件在非工作狀態下或電子器件承受低水準工作應力下，不起規定功能作用的狀態。貯存是廣義非工作狀態中最基本的類型，元器件的貯存可靠性是指元器件在規定的貯存條件下和規定的貯存時間內，維持元器件規定功能的能力。依據目前國際形勢和電子設備系統應用的需求，電子設備必須適應長期貯存、隨時可用和能用的特點，因此迫切需要元器件能夠滿足最少貯存壽命。尤其對于長期貯存、一次性使用的電子設備系統，元器件的貯存可靠性更是非常重要。

1 貯存失效模式分析

長期貯存試驗和延壽試驗對失效品的分析表明，失效的主要原因是由于水汽影響，其次是芯片、引線脫落。歸納國內外元器件常見貯存失效模式及失效原因，分別如表1和表2所示。對比統計分析結果，國內外電子元器件貯存失效均包括內部結構失效與封裝、鍵合有關的外部結構失效。內部結構失效與溫度和其它環境應力、芯片缺陷、工藝缺陷、芯片復雜度等有關，外部結構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、濕度等環境應力的作用下，其潛在的外殼、封裝工藝缺陷而導致的失效。

因此，元器件自身制造過程中帶來的污染及材料缺陷、工藝不足是影響其貯存壽命的主要因素。凡含有較嚴重缺陷的元器件都不能滿足系統長期貯存的要求，缺陷少的元器件，只要正確使用，就能滿足系統十幾年甚至是二十幾年的長期貯存要求，提高元器件貯存可靠性的重點在于改善其固有可靠性。

2 影響貯存期的幾個因素

影響元器件貯存期主要與元器件的貯存環境、元器件的質量等級、元器件的復雜程度以及元器件的特殊要求等有關，下面分別陳述：

2.1 貯存環境

大多數元器件應貯存在通風、清潔、無腐蝕性氣體并且環境溫度及濕度可控的場所，對于特殊的元器件，還應滿足特殊的貯存環境要求。例如，對于靜電敏感器件（如MOS器件、微波器件等），應采取防靜電措施存放。非密封片狀元器件應存放在充有惰性氣體的密封容器內，或存放在采取有效防氧化措施的密封容器內，對于微電機等機電元件還應保持油封等。

貯存環境主要是指元器件對溫度及濕度的要求，溫度及濕度可導致元器件外部如銹蝕以及內部的參數漂移等失效，是貯存期元器件失效的主要因素。

2.2 元器件的質量等級

不同的元器件質量等級，其在材料選用、制造工藝、檢驗等環節對質量的控制嚴格程度不同，會導致元器件的失效率有較大的差別，同樣的存貯環境，高質量等級的元器件比低質量等級的元器件失效的概率要小的多。通過統計發現，原器件的內部失效主要與芯片缺陷及工藝制造缺陷有關。

2.3 元器件的復雜度

越復雜的元器件，其基本失效率越高，相同貯存環境下，其失效的概率也越高。因此，元器件的復雜度也是影響元器件貯存期的因素之一。

2.4 裝機對象

針對整機產品重要程度以及元器件在整機產品中的不同部位不同，其對元器件裝機前的可靠度要求是不同的，重點工程的整機或一般工程重要部位的元器件，其有效貯存期要求要高一些，而一般工程產品或一般部位的元器件，其貯存期相對要求可低一些。

3 元器件貯存期的確定

元器件的基本有效貯存期與元器件的品種、材料、質量等級、結構及貯存環境有關，基本有效貯存期是未考慮元器件質量等級的有效貯存期。元器件的有效貯存期是指在規定的貯存環境條件下存放，裝機前其質量能滿足要求的期限。也就是說，元器件的貯存期是否合理，關鍵是看其在裝機前是否滿足使用要求。

一種元器件究竟應該存貯多長時間，目前并沒有一個比較成熟的貯存期的失效模型，不同的行業可根據自己的行業特點以及元器件的使用環境及裝配對象，制定適合自己行業的元器件貯存期及復驗規范，如航天產品就有QJ2227A-2005《航天元器件有效貯存期和超期復驗要求》以及宇航部門制定了GJB/Z123-99《宇航用電子元器件有效貯存期及超期復驗指南》。制定元器件的貯存期主要考慮以下因素。

3.1 貯存環境

貯存環境是影響元器件貯存質量的主要因素，不同的貯存環境應制定不同的元器件貯存期。通常將元器件的通用貯存環境根據溫度濕度不同，分為幾類。如航天產品和宇航產品將通用元器件的貯存環境分為三類，如表3、表4所示。

3.2 元器件種類

不同類型的元器件，其工作原理、工藝結構等相差非常大，基本失效率相差也是非常大的，因此，應根據元器件不同的種類，制定不同的元器件貯存期。

3.3 質量等級

不同的質量等級，其失效率不同，高質量等級的元器件比低質量等級的元器件失效率低很多，高質量等級的元器件應該較低質量等級元器件有更長的貯存期。如宇航產品對于器件的不同的質量等級，給出了不同的有效貯存期調整系數，如表5所示。

3.4 元器件的復雜度

結構越復雜的元器件，其失效率越高，貯存期相對應短一些，結構越簡單的元器件，失效率越低，貯存期相對應長一些。

3.5 裝機對象

不同的裝機對象對產品的質量要求不同，對于那些關鍵部位或關鍵產品的元器件，元器件的有效貯存期要適當短些，而對于那些非關鍵部位或一般產品，元器件的有效貯存期可適當長些。如航天產品根據元器件質量及裝機使用級別，給出的有效貯存期不同的調整系數如表6所示。

3.6 質量成本

超過貯存期的元器件，為保證產品的裝機質量，往往要進行元器件的復驗、引出端強度試驗、可焊性試驗及DPA分析等。這會產生較大的質量成本，因此，元器件的有效貯存期并不是越短越好，而是要根據元器件的貯存環境、器件質量、裝機環境、器件復雜程度及質量成本，制定一個合適的期限。

4 結語

元器件貯存期正在由原來的狹義的裝機前的貯存期發展為非工作狀態下的廣義貯存期的概念，在當今電子產品中，對非工作狀態下的元器件的貯存可靠性要求越來越高，可喜的是，現在研究貯存可靠性的機構及文獻也越來越多，我們期待早日出現能符合元器件貯存的可靠性模型早日出現，能使元器件貯存可靠性的評價更為科學更為合理，從而對元器件貯存期的制定找出可信的依據。

參考文獻：

[1]楊丹，恩云飛，黃云.《電子元器件貯存可靠性及評價技術》.（信息產業部第五研究所）.

[2]余振醒，管長才.《航天元器件有效貯存期和超期復驗要求》.（中國航天標準化研究所）.

[3]余振醒.《軍用元器件使用質量保證指南》.航空工業出版社.

2.3 元器件的復雜度

越復雜的元器件，其基本失效率越高，相同貯存環境下，其失效的概率也越高。因此，元器件的復雜度也是影響元器件貯存期的因素之一。

2.4 裝機對象

針對整機產品重要程度以及元器件在整機產品中的不同部位不同，其對元器件裝機前的可靠度要求是不同的，重點工程的整機或一般工程重要部位的元器件，其有效貯存期要求要高一些，而一般工程產品或一般部位的元器件，其貯存期相對要求可低一些。

3 元器件貯存期的確定

元器件的基本有效貯存期與元器件的品種、材料、質量等級、結構及貯存環境有關，基本有效貯存期是未考慮元器件質量等級的有效貯存期。元器件的有效貯存期是指在規定的貯存環境條件下存放，裝機前其質量能滿足要求的期限。也就是說，元器件的貯存期是否合理，關鍵是看其在裝機前是否滿足使用要求。

一種元器件究竟應該存貯多長時間，目前并沒有一個比較成熟的貯存期的失效模型，不同的行業可根據自己的行業特點以及元器件的使用環境及裝配對象，制定適合自己行業的元器件貯存期及復驗規范，如航天產品就有QJ2227A-2005《航天元器件有效貯存期和超期復驗要求》以及宇航部門制定了GJB/Z123-99《宇航用電子元器件有效貯存期及超期復驗指南》。制定元器件的貯存期主要考慮以下因素。

3.1 貯存環境

貯存環境是影響元器件貯存質量的主要因素，不同的貯存環境應制定不同的元器件貯存期。通常將元器件的通用貯存環境根據溫度濕度不同，分為幾類。如航天產品和宇航產品將通用元器件的貯存環境分為三類，如表3、表4所示。

3.2 元器件種類

不同類型的元器件，其工作原理、工藝結構等相差非常大，基本失效率相差也是非常大的，因此，應根據元器件不同的種類，制定不同的元器件貯存期。

3.3 質量等級

不同的質量等級，其失效率不同，高質量等級的元器件比低質量等級的元器件失效率低很多，高質量等級的元器件應該較低質量等級元器件有更長的貯存期。如宇航產品對于器件的不同的質量等級，給出了不同的有效貯存期調整系數，如表5所示。

3.4 元器件的復雜度

結構越復雜的元器件，其失效率越高，貯存期相對應短一些，結構越簡單的元器件，失效率越低，貯存期相對應長一些。

3.5 裝機對象

不同的裝機對象對產品的質量要求不同，對于那些關鍵部位或關鍵產品的元器件，元器件的有效貯存期要適當短些，而對于那些非關鍵部位或一般產品，元器件的有效貯存期可適當長些。如航天產品根據元器件質量及裝機使用級別，給出的有效貯存期不同的調整系數如表6所示。

3.6 質量成本

超過貯存期的元器件，為保證產品的裝機質量，往往要進行元器件的復驗、引出端強度試驗、可焊性試驗及DPA分析等。這會產生較大的質量成本，因此，元器件的有效貯存期并不是越短越好，而是要根據元器件的貯存環境、器件質量、裝機環境、器件復雜程度及質量成本，制定一個合適的期限。

4 結語

元器件貯存期正在由原來的狹義的裝機前的貯存期發展為非工作狀態下的廣義貯存期的概念，在當今電子產品中，對非工作狀態下的元器件的貯存可靠性要求越來越高，可喜的是，現在研究貯存可靠性的機構及文獻也越來越多，我們期待早日出現能符合元器件貯存的可靠性模型早日出現，能使元器件貯存可靠性的評價更為科學更為合理，從而對元器件貯存期的制定找出可信的依據。

參考文獻：

[1]楊丹，恩云飛，黃云.《電子元器件貯存可靠性及評價技術》.（信息產業部第五研究所）.

[2]余振醒，管長才.《航天元器件有效貯存期和超期復驗要求》.（中國航天標準化研究所）.

[3]余振醒.《軍用元器件使用質量保證指南》.航空工業出版社.

2.3 元器件的復雜度

越復雜的元器件，其基本失效率越高，相同貯存環境下，其失效的概率也越高。因此，元器件的復雜度也是影響元器件貯存期的因素之一。

2.4 裝機對象

針對整機產品重要程度以及元器件在整機產品中的不同部位不同，其對元器件裝機前的可靠度要求是不同的，重點工程的整機或一般工程重要部位的元器件，其有效貯存期要求要高一些，而一般工程產品或一般部位的元器件，其貯存期相對要求可低一些。

3 元器件貯存期的確定

元器件的基本有效貯存期與元器件的品種、材料、質量等級、結構及貯存環境有關，基本有效貯存期是未考慮元器件質量等級的有效貯存期。元器件的有效貯存期是指在規定的貯存環境條件下存放，裝機前其質量能滿足要求的期限。也就是說，元器件的貯存期是否合理，關鍵是看其在裝機前是否滿足使用要求。

一種元器件究竟應該存貯多長時間，目前并沒有一個比較成熟的貯存期的失效模型，不同的行業可根據自己的行業特點以及元器件的使用環境及裝配對象，制定適合自己行業的元器件貯存期及復驗規范，如航天產品就有QJ2227A-2005《航天元器件有效貯存期和超期復驗要求》以及宇航部門制定了GJB/Z123-99《宇航用電子元器件有效貯存期及超期復驗指南》。制定元器件的貯存期主要考慮以下因素。

3.1 貯存環境

貯存環境是影響元器件貯存質量的主要因素，不同的貯存環境應制定不同的元器件貯存期。通常將元器件的通用貯存環境根據溫度濕度不同，分為幾類。如航天產品和宇航產品將通用元器件的貯存環境分為三類，如表3、表4所示。

3.2 元器件種類

不同類型的元器件，其工作原理、工藝結構等相差非常大，基本失效率相差也是非常大的，因此，應根據元器件不同的種類，制定不同的元器件貯存期。

3.3 質量等級

不同的質量等級，其失效率不同，高質量等級的元器件比低質量等級的元器件失效率低很多，高質量等級的元器件應該較低質量等級元器件有更長的貯存期。如宇航產品對于器件的不同的質量等級，給出了不同的有效貯存期調整系數，如表5所示。

3.4 元器件的復雜度

結構越復雜的元器件，其失效率越高，貯存期相對應短一些，結構越簡單的元器件，失效率越低，貯存期相對應長一些。

3.5 裝機對象

不同的裝機對象對產品的質量要求不同，對于那些關鍵部位或關鍵產品的元器件，元器件的有效貯存期要適當短些，而對于那些非關鍵部位或一般產品，元器件的有效貯存期可適當長些。如航天產品根據元器件質量及裝機使用級別，給出的有效貯存期不同的調整系數如表6所示。

3.6 質量成本

超過貯存期的元器件，為保證產品的裝機質量，往往要進行元器件的復驗、引出端強度試驗、可焊性試驗及DPA分析等。這會產生較大的質量成本，因此，元器件的有效貯存期并不是越短越好，而是要根據元器件的貯存環境、器件質量、裝機環境、器件復雜程度及質量成本，制定一個合適的期限。

4 結語

元器件貯存期正在由原來的狹義的裝機前的貯存期發展為非工作狀態下的廣義貯存期的概念，在當今電子產品中，對非工作狀態下的元器件的貯存可靠性要求越來越高，可喜的是，現在研究貯存可靠性的機構及文獻也越來越多，我們期待早日出現能符合元器件貯存的可靠性模型早日出現，能使元器件貯存可靠性的評價更為科學更為合理，從而對元器件貯存期的制定找出可信的依據。

參考文獻：

[1]楊丹，恩云飛，黃云.《電子元器件貯存可靠性及評價技術》.（信息產業部第五研究所）.

[2]余振醒，管長才.《航天元器件有效貯存期和超期復驗要求》.（中國航天標準化研究所）.

[3]余振醒.《軍用元器件使用質量保證指南》.航空工業出版社.