關(guān)于電子元器件質(zhì)量控制的分析

陳焱

（中國(guó)共產(chǎn)黨灤平縣委員會(huì)宣傳部，河北 承德 068250）

一、電子元器件的可靠性評(píng)價(jià)

電子元器件的可靠性評(píng)價(jià)，顧名思義指的是對(duì)電子元器件（元器件產(chǎn)品、半成品、樣品、設(shè)計(jì)圖形等）通過(guò)各種可靠性的評(píng)價(jià)方法，對(duì)其進(jìn)行評(píng)價(jià)和測(cè)試，運(yùn)用相關(guān)的工具和軟件技術(shù)來(lái)對(duì)其質(zhì)量進(jìn)行評(píng)估。通過(guò)對(duì)電子元器件的可靠性評(píng)價(jià)，可以查找出不合格的元器件，從而保證元器件的質(zhì)量。

（一）晶片級(jí)可靠性評(píng)價(jià)方法

晶片級(jí)可靠性評(píng)價(jià)方法，即WLR評(píng)價(jià)方法，指的是在芯片的生產(chǎn)中，對(duì)芯片的失效模式進(jìn)行的評(píng)價(jià)，從根本上提高芯片的可靠性和質(zhì)量，其中運(yùn)用的是工藝監(jiān)測(cè)的方式。通過(guò)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，可以對(duì)集成電路的電子效應(yīng)能力和與時(shí)間有關(guān)的擊穿的可靠性進(jìn)行準(zhǔn)確的、科學(xué)的評(píng)價(jià)。在熱電應(yīng)力的作用下，對(duì)芯片上金屬化層上的數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測(cè)，通過(guò)分析相關(guān)數(shù)據(jù)，來(lái)評(píng)價(jià)系統(tǒng)電路的可靠性。

（二）微電子測(cè)試結(jié)構(gòu)可靠性評(píng)價(jià)的方法

近些年，微電子測(cè)試結(jié)構(gòu)在集成電路生產(chǎn)中是常見(jiàn)的工藝監(jiān)測(cè)手段。在可靠性評(píng)價(jià)技術(shù)不斷發(fā)展的今天，微電子測(cè)試結(jié)構(gòu)也作為對(duì)集成電路可靠性評(píng)價(jià)的一種方式，它不僅可以應(yīng)用在電子產(chǎn)品的研發(fā)階段，還可以應(yīng)用在生產(chǎn)階段，在不同的階段進(jìn)行不同的可靠性評(píng)價(jià)。對(duì)于不同器件的失效模式，再結(jié)合元器件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，可以設(shè)計(jì)出不同的微電子結(jié)構(gòu)圖形，而這些測(cè)試結(jié)構(gòu)圖形，不僅僅能夠在工藝中進(jìn)行測(cè)試，同時(shí)也可以將其進(jìn)行封裝，并施加應(yīng)力來(lái)進(jìn)行可靠性的試驗(yàn)。通過(guò)測(cè)試所得到的相關(guān)數(shù)據(jù)，結(jié)合VLSI的結(jié)構(gòu)，最終進(jìn)行可靠性評(píng)價(jià)。

二、電子元器件的質(zhì)量控制策略

（一）加強(qiáng)電子元器件的可靠性篩選

電子元器件的固有可靠性，其根源是產(chǎn)品的可靠性設(shè)計(jì)保證，在設(shè)計(jì)制造的過(guò)程中，由于多種因素的影響所致，使得生產(chǎn)出來(lái)的產(chǎn)品不能完全按照預(yù)期所想。在眾多的成品中，會(huì)有少部分的成品存在問(wèn)題，其在一定的應(yīng)力條件下，會(huì)出現(xiàn)早期失效。存在早期失效的元器件，其壽命也較短。電子成品的可靠性由元器件的可靠性所決定，一旦元器件的可靠性得不到很好的保證，則電子成品在工作的過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)各種各樣的問(wèn)題，從而提高了電子成品的失效率，可靠性下降，不能正常的進(jìn)行工作。鑒于上述情況，在元器件的裝機(jī)前，要及早的發(fā)現(xiàn)早期失效的元器件，并將其進(jìn)行剔除，以避免后期的電子產(chǎn)品損失，如何發(fā)現(xiàn)和篩選元器件的好壞，是一項(xiàng)重要的工作。對(duì)元器件進(jìn)行篩選，可以從根本上降低失效率，從而保證元器件的可靠性。

（二）加強(qiáng)電子元器件的破壞性物理分析（DPA）

由于在對(duì)電子元器件的缺陷進(jìn)行篩選時(shí)，即使是進(jìn)行了兩次篩選工作，仍然不能找到其缺陷和問(wèn)題，鑒于這種情況，要通過(guò)對(duì)電子元器件進(jìn)行破壞性物理分析技術(shù)，來(lái)找到電子元器件存在的缺陷，由此來(lái)提高元器件的可靠性。電子元器件的破壞性物理分析，即DPA，是在美國(guó)的航天領(lǐng)域率先使用的，之后應(yīng)用在歐洲的航天系統(tǒng)中，近些年來(lái)，該技術(shù)已經(jīng)在某些行業(yè)中廣泛使用，且使用效果良好，所以在對(duì)電子元器件的缺陷進(jìn)行篩選時(shí)，有必要使用破壞性物力分析技術(shù)，這對(duì)提高產(chǎn)品的整體性能起著決定性的作用。

（三）加強(qiáng)電子元器件的失效分析

對(duì)電子元器件的失效進(jìn)行分析，是針對(duì)已經(jīng)失效的電子元器件，對(duì)其進(jìn)行解剖，采用多種手段找出失效的原因，并提出相應(yīng)的解決措施，以此避免元器件出現(xiàn)類似的問(wèn)題，最終提高可靠性設(shè)計(jì)。

三、電子元器件的可靠性設(shè)計(jì)

電子元器件的可靠性設(shè)計(jì)，指的是在規(guī)定的條件下，電子產(chǎn)品可能會(huì)出現(xiàn)的失效問(wèn)題，針對(duì)失效而采取的一系列的補(bǔ)救措施和設(shè)計(jì)技術(shù)，來(lái)彌補(bǔ)失效的問(wèn)題，使其能夠正常的工作，以達(dá)到可靠性的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。可靠性設(shè)計(jì)是設(shè)計(jì)的核心內(nèi)容，可靠性設(shè)計(jì)是否合理，直接決定著最終產(chǎn)品的成敗與否，產(chǎn)品在使用階段、維修階段等所出現(xiàn)的問(wèn)題，大多與設(shè)計(jì)初期的可靠性設(shè)計(jì)工作息息相關(guān)，所以，在進(jìn)行可靠性設(shè)計(jì)時(shí)，必須要考慮到產(chǎn)品在整個(gè)生命周期中與可靠性有關(guān)的所有因素。

（一）設(shè)計(jì)簡(jiǎn)化技術(shù)

在系統(tǒng)中，部件的多少與系統(tǒng)的可靠性成反比，與失效率成正比，即部件越多失效率越高。所以根據(jù)兩組公式，得出了兩點(diǎn)內(nèi)容：第一，如果在不影響預(yù)定的功能的情況下，系統(tǒng)的一些不必要的零件可以省略，這樣可以提高系統(tǒng)的可靠度，降低系統(tǒng)的失效率；第二，在對(duì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行選擇上，要選擇系統(tǒng)部件較少的方案，以避免部件過(guò)多，而造成的后續(xù)損失。與此同時(shí)，也不要因?yàn)樽非蠓桨傅暮?jiǎn)單，過(guò)多的減少部件，要能夠保證預(yù)期設(shè)定的各項(xiàng)功能，如果想要用同一元件來(lái)完成較多功能時(shí)，要保證其可靠性，對(duì)其進(jìn)行多次的驗(yàn)證，才可以使用。

（二）元器件的降額使用

對(duì)電子元器件的應(yīng)力分析可以看出，元器件的失效率和對(duì)其施加的應(yīng)力兩者之間成正比例關(guān)系，對(duì)元器件施加的應(yīng)力越大，則元器件的失效率越高，所以為了能夠延長(zhǎng)元器件的使用壽命，必須要降低元器件上所施加的應(yīng)力，即對(duì)元器件采取降額使用。降額的方法，不是對(duì)所有的元器件都同樣適用，是要根據(jù)不同的器件類型采取不同的降額方法，在降額的過(guò)程中，也要考慮其系數(shù)，將降額系數(shù)控制在合理的范圍內(nèi)，可以達(dá)到降額的根本目的，如果過(guò)分的降額，則提高了成本費(fèi)用，取得的效果也不再合理的范圍。具體的電子元器件降額設(shè)計(jì)資料和數(shù)據(jù)可以參照GJB/Z299A-91，這里由于篇幅原因，不再列出。

總之，隨著我國(guó)高新產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，高科技產(chǎn)品層出不窮，而其決定性作用的電子元器件的可靠性評(píng)價(jià)與質(zhì)量控制是一項(xiàng)重要的內(nèi)容，必須要引起行業(yè)的重點(diǎn)關(guān)注。制定相應(yīng)的使用要求和規(guī)范，對(duì)質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格的控制，嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)，從根本上加強(qiáng)了電子整機(jī)裝備的的可靠性，降低使用成本與風(fēng)險(xiǎn)，也間接為我國(guó)帶來(lái)良好的經(jīng)濟(jì)效益。