电子元器件可靠性评价与质量控制
0 引言
在电子产品的组成中，元器件是最基本的组成，也是最小的单元，产品是否具有较强的稳定性和可靠性，与电子元器件的质量密不可分，一旦元器件的可靠性下降，则电子产品的作用也就无从谈起，所以对电子元器件的可靠性进行分析，使其能够发挥自身的价值是非常重要的。因此，我们应该对电子元器件的质量进行分析和控制，确保其可以为电子产品所服务，能够更好地服务于高科技产品的生产制造，推动国民经济又好又快发展。
随着电子产品及系统在各行各业的普及应用，人们对电子元器件质量的重视程度逐渐提高。根据相关数据显示，在使用电子产品的过程中出现的问题，大多都是由电子元器件的质量不好所引起的，比如，在使用过程中的稳定性不高，使用时间短，元器件的功能不能正常的发挥等。即使设计了一款非常完美的电子产品，研发生产的过程都是有着严格的管理，一旦电子元器件的质量没有很好的保障，再好的产品也会毁于一旦。所以，在进行电子产品的生产时，要注重电子元器件的质量，对其进行可靠性的评价和相应的质量控制，这才是电子产品的根基，企业中要将该项工作做为重要的工作内容来抓，而不单单是喊口号，要必须从观念到行动做出彻底的改变。 1 电子元器件的可靠性评价
电子元器件的可靠性评价，顾名思义指的是对电子元器件（元器件产品、半成品、样品、设计图形等）通过各种可靠性的评价方法，对其进行评价和测试，运用相关的工具和软件技术来对其质量进行评估。通过对电子元器件的可靠性评价，可以查找出不合格的元器件，从而保证元器件的质量。 1.1 晶片级可靠性评价方法
晶片级可靠性评价方法，即 WLR 评价方法，指的是在芯片的生产中，对芯片的失效模式进行的评价，从根本上提高芯片的可靠性和质量，其中运用的是工艺监测的方式。通过监测数据，可以对集成电路的电子效应能力和与时间有关的击穿的可靠性
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进行准确的、科学的评价。在热电应力的作用下，对芯片上金属化层上的数据进行检测，通过分析相关数据，来评价系统电路的可靠性。 1.2 微电子测试结构可靠性评价的方法
近些年，微电子测试结构在集成电路生产中是常见的工艺监测手段。在可靠性评价技术不断发展的今天，微电子测试结构也作为对集成电路可靠性评价的一种方式，它不仅可以应用在电子产品的研发阶段，还可以应用在生产阶段，在不同的阶段进行不同的可靠性评价。对于不同器件的失效模式，再结合元器件的结构特点，可以设计出不同的微电子结构图形，而这些测试结构图形，不仅仅能够在工艺中进行测试，同时也可以将其进行封装，并施加应力来进行可靠性的试验。通过测试所得到的相关数据，结合 VLSI 的结构，最终进行可靠性评价。 1.3 表面贴装 MOSFET 产品失效案例分析
①失效现象：已经测试合格的产品，经过生产线贴装后，电参数失效现象严重，产品短路，D、S 之间漏电，失效率较高。
②分析思路：由于电子产品的芯片面积大，对产品的耐潮湿等级和气密性也相对较高，所以在产品进行表面贴装时，会遇到应力匹配的问题。
③分析方法：模拟 SMT 生产条件对同封装批次产品进行分析，采用超声扫描仪（C-SAM）对产品进行离层扫描。
④分析结论：通过对经过 SMT 工艺试验的产品抽样进行超声扫描，发现产品载片区（PAD）与模塑料之间存在较为严重的离层现象（详见图 1）。
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对失效产品进行解剖，从图 2 和图 3 中可以看出，失效的芯片内部已经发生裂纹。
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从解剖结果来看，产品的表面进行贴装后，经过高温芯片内部发生了裂纹，从而最终影响了电参数。 2 电子元器件的质量控制策略 2.1 加强电子元器件的可靠性筛选
电子元器件的固有可靠性，其根源是产品的可靠性设计保证，在设计制造的过程中，由于多种因素的影响所致，使得生产出来的产品不能完全按照预期所想。在众多的成品中，会有少部分的成品存在问题，其在一定的应力条件下，会出现早期失效。存在早期失效的元器件，其寿命也较短。电子成品的可靠性由元器件的可靠性所决定，一旦元器件的可靠性得不到很好的保证，则电子成品在工作的过程中会出现各种各样的问题，从而提高了电子成品的失效率，可靠性下降，不能正常的进行工作。鉴于上述情况，在元器件的装机前，要及早的发现早期失效的元器件，并将其进行剔除，以避免后期的电子产品损失，如何发现和筛选元器件的好坏，是一项重要的工作。对元器件进行筛选，可以从根本上降低失效率，从而保证元器件的可靠性，以下从几方面对元器件的可靠性筛选进行了相关论述。 2.1.1 筛选方案的设计原则
在对筛选方案的设计原则上，要遵循以下五个方面：第一，筛选要能够有效的剔除早期的失效产品；第二，进行强应力筛选，提高筛选效率的同时，要保证产品的失效率，避免出现新的失效模式；第三，要科学的选择应力顺序；第四，最大程度的掌握被筛选对象可能的失效模式；第五，在进行电子元器件筛选时，要在综合考虑元器件的各项性能之后，方可提出相关筛选方案。 2.1.2 几种常用的筛选项目 2.1.2.1 高温贮存
在电子元器件的失效问题上，很大一部分的原因是因为温度的变化，导致了元器件的内部和表面产生了化学反应，在达到一定的温度时，化学反应会加速，所以电子元器件的失效率也就随之提高，一旦元器件的缺陷暴露，则会对其进行剔除。以下根据封装形式的不同，提出了相应的储存温度和时间，见表 1。
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2.1.2.2 电功率老炼
对元器件进行可靠性筛选时，由于电热应力的原因，元器件内部和外部所潜在的缺陷会暴露无遗，所以对其进行电功率老炼，是可靠性筛选的有效手段。此种筛选方式，需要有专业的试验设备，其成本费用相对较高，所以在进行筛选时，有一定的时间限制，可以通过不同的电子元器件进行时间的限定，一般情况下，民用产品是几小时，军用产品 100-168 小时，用于宇航事业的产品筛选时间为 240小时以上。所以可以根据电子元器件的不同使用性质，选择合适的筛选条件。 2.1.2.3 温度循环
电子产品在正常使用中，由于温度的变化和温度的循环，会产生热胀冷缩的应力，在该作用下，有的元器件的性能不够就会失效。温度的忽高忽低，导致了热胀冷缩，这种情况下元器件热性能差的产品就会被剔除。 2.1.2.4 监控振动和冲击
在此试验中，对产品在日后的使用中的震动和冲击环境进行模拟，通过模拟测试发现其中结构不良的元器件，并将其剔除。此项筛选试验项目较为常用在军用电子设备中。图 4 是振动台系统的工作原理图。
2.2 加强电子元器件的破坏性物理分析（DPA）
由于在对电子元器件的缺陷进行筛选时，即使是进行了两次筛选工作，仍然不能找到其缺陷和问题，鉴于这种情况，要通过对电子元器件进行破坏性物理分析技术，来找到电子元器件存在的缺陷，由此来提高元器件的可靠性。
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