電子元器件可靠性與產品故障關系研究

楊江勤

中國振華集團永光電子有限公司（國營第八七三廠） 貴州貴陽 550018

1 電子元件的可靠性概述

電子元器件不能控制和改變電流和電壓，故又稱無源器件。作為產品的基礎組件，它是保持電子設備可靠性的關鍵，因此電子元器件的可靠性與電子產品的整體可靠性密切相關。為了提高系統的運行效率，必須以非破壞性篩選試驗作為核心，及時發現元器件中的隱患。此外，在設備可靠性篩選中，相關設備的操作人員發現元器件的故障損壞后，需通過各工序的設計和制造方案的優化，并創新電子元器件的可靠性和質量評審制度，從而提高產品的可靠性[1]。

2 電子元器件故障問題與失效機理

2.1 電子元器件故障問題

電子元器件是電子產品的最小單元，只有控制元器件的質量，從源頭上進行質量控制和篩選，才能有效地提高產品的質量和性能。但由于元器件的生產缺陷或使用過程中的應力因素，容易出現斷路、短路、性能退化等故障性能。根據其在系統中的地位和作用，對電子產品的質量和可靠性有不同程度的影響。混合集成電路的失效模式主要是電路參數漂移和外部引線斷裂，這是由鍵合失效、鋁金屬化腐蝕和引線腐蝕引起的。半導體分立器件的常見失效模式是真空下降和燈絲斷裂，這是由氣體泄漏、腐蝕和外殼脆化引起的；電阻器的常見失效模式是電路斷裂和電阻漂移，這是由電極與基板之間的焊接缺陷、導電材料的膨脹和老化引起[2]。電容器常見的失效模式有參數漂移、絕緣材料或電介質劣化、開路等，失效原因是內部污染和熱應力，導致芯組與導線接觸電阻增大、芯組進水、絕緣電阻增大和微裂紋缺陷。常見的失效模式有接觸電阻不穩定、外部引線斷裂、泄漏等，失效原因有接觸電化學腐蝕、有機污染物揮發、引線腐蝕和密封不良等。失敗的原因是水蒸氣和晶圓缺陷。射頻電纜的常見故障形式是短路，其原因是絕緣老化[3]。

2.2 失效機理

（1）元器件的固有可靠性和工作可靠性受使用條件和工作環境的影響，導致元器件失效。

（2）“二次篩選”項目過多，應力過大，導致元器件可靠性降低。或檢測項目較少，電子元器件未完全受力，使缺陷部件的缺陷無法暴露。

（3）過分相信進口元器件技術先進、技術過硬，不加篩選應用，結果是把中低檔甚至假冒的元器件作為“軍標”。

（4）一旦發現故障產品是某個部件故障造成的，用新部件更換后產品功能正常，沒有進一步的故障分析就解決了問題，質量隱患無法真正消除。

（5）生產過程如在裝配中的虛焊、緊固不到位，造成元器件失效。

3 提高電子元器件使用可靠性降低故障問題發生率

3.1 進行全面的可靠性試驗

為了發現和分析設備部件在不同環境和應力條件下的失效問題和失效機理，應進行可靠性試驗（包括環境試驗、壽命試驗、篩選試驗、現場使用試驗和鑒定試驗等）和環境應力篩選試驗（包括振動沖擊、溫度沖擊等），通常在制造過程中進行。此外還應根據整機可靠性試驗和環境試驗形成的主要文件和記錄，作為制定應力試驗大綱的依據。可靠性試驗應遵循以下原則：

（1）可靠性試驗應在設計指標范圍內進行，不得超過設計限值。對于組件級和分系統級，應進行100%的篩選，暴露各種組件缺陷后盡快解決。在組件級和分系統級的篩選中，提取樣本進行通電篩選是非常必要的，這樣不僅可以提高篩選失敗率，而且可以大大降低后期測試的成本。為了提高整機的可靠性，保證整機的壽命周期，有必要對整機進行應力篩。

（2）高效應力篩選是在器件高度集成、模塊化、質量穩定的況下，進一步提高產品質量的一項措施。經過篩選，性能測試可以很好發現器件的潛在故障。分系統級和整機的高效應力篩選，在通電的溫度循環前后均進行通電的隨機振動，在整機工藝、設計、電子元器件的復雜環境下，能激發產品應用中的潛在缺陷，能有效提高電子產品的質量水平。

3.2 合理規范使用元器件

電子元器件出現問題后，會對整個系統或設備產生較大的影響。因此交付使用時，還需要規范電子元器件的合理使用。每個組件都有其獨特的使用方法。例如，通電時不應超過組件的電壓閾值。同時，對于電子元器件，要做好故障預防工作，樹立良好的預防觀念，加強對電子元器件應用過程的監管。電子元器件的貯存也應滿足貯存要求。只有采用正確的方法，才能避免對設備的損壞，保證設備的可靠性和穩定性。用戶需要制定合理的使用維護計劃，并定期對設備進行檢查，對電子元器件的使用情況進行記錄，及時發現隱患，記錄和分析電子元器件出現故障的原因，采取有效措施進行處理，為今后的維修工作提供重要參考。

3.3 在選購和生產過程中把控電子元器件質量

了解和確認產品標識字母的含義，保證原材料符合生產標準要求。盡量選擇有質量認證和良好信譽的廠家的產品。此外，在選擇原材料時，還應考慮材料的使用條件、使用環境和使用方式，確保所選的規格型號符合實際需要。在生產過程中，為保證技術水平，制定電子元器件可靠性標準必須科學合理。同時，也要實行責任制，即各部門需對所產電子元器件的可靠性負責，通過相應的試驗和技術，保證電子元器件的可靠性。同時，有關部門要制定統一要求，加強對電子元器件使用的監督管理，建立工作記錄和故障歷史數據系統，確保電子元器件的可靠性。

4 結語

總之，在當前電子行業發展的背景下，由于不同行業對電子元器件的需求量越來越大，為了避免電子元器件的損耗和出現電子設備質量問題，在具體的產品設計和生產中，以電子元器件的可靠性評估和質量控制為重點，完善電子元器件的設備管理體系。