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高可靠性元器件禁限用工藝
上傳更新:2017-09-28

2017-09 摘自:可靠性技術交流

          由于高可靠元器件要經受環境嚴酷應力,且有長期存儲和工作要求,一般用于重點工程。所以逐漸形成了不同使用部門對電子元器件的禁用和限用結構、材料和工藝要求。十分值得相關人員關注。

 一、禁用工藝

1、禁用焊接點、鍵合點導電膠覆蓋工藝。

      導電膠會變形,會產生很大應力,拉斷鍵合絲;

      掩蓋焊接、鍵合點缺陷,造成隱患。

2、禁用純錫、純鋅、純鉻材料。

      這些材料易生長晶須(無重力、真空情況尤甚),形成短路失效。鋅、鉻具有顯著升華物理特性,形成金屬膜,導致并聯電阻,影響光學元件透光率。

      關于鉛錫焊料問題,我們要求鉛錫焊料(包括鉛錫銀焊料)中鉛含量應大于3%,這樣的情況下才不會長晶須。

3、非剛性引線禁用電鍍鎳。

      電鍍鎳性脆,彎折應力會使鍍鎳層脫落。

4、非密封元器件內表面禁用純銀材料。

     非密封元器件內表面采用純銀材料會形成銀遷移,銀遷移導致短路失效。

     銀遷移性強,有些部門內層銀也控制使用(特別是高溫環境工作的長壽命元器件)。

5、禁用金鋁、金錫直接接觸結構。

     金鋁之間生成金鋁化合物,這種化合物性脆且高電阻率;“錫吃金”——金在錫中有較大的固溶度;

     關于“金脆”:當錫中含有金的量在(3% 至19%)會有“金脆”現象發生。當外引線鍍金厚度大于2.5μm時焊裝工藝要采取鍍錫工藝措施。

6、無引線元器件(特別是陶瓷片式電容)禁用在無合理溫度熱平臺的條件下進行二次手工焊接工藝。

      這種焊接會產生很大的熱應力。

      案例2012年某所為xx院提供的產品批次性失效,后調查這種批次性失效就是由同一個焊盤采用了二次焊接組裝工藝造成的。

7、密封空腔元器件禁用干燥劑。

      干燥劑會掩蓋有害多余物;形成有害多余物。

8、禁用無表面鈍化有源芯片。

      有源芯片在沒有表面鈍化的時候,表面會吸附有害物質,影響電參數的穩定性。如漏電流、擊穿電壓。

9、長儲空腔密封元器件(電真空器件除外)禁用內腔真空結構。

       沒有絕對的密封?!罷嬋鍘幣馕蹲磐獠炕肪澄薹刂頻鈉寤嶠肽誶?。特別是對長儲武器裝備。

10、禁用封裝后電鍍工藝。

        封焊邊緣微孔、盲孔吸附酸、堿等有害物質,形成腐蝕隱患。長期工作后,會產生銹蝕、漏氣失效。

11、禁用長寬比不小于2的無引線表面安裝陶瓷電容。(陶瓷層厚度小于20微米的陶瓷電容)。

        陶瓷電容是一片一片的,如果長寬比過于大的話,承受應力的能力會很弱。我們經歷過很多這種原因的失效。

12、禁用玻璃粘接芯片和玻璃熔封。

       玻璃很脆,抗熱和機械應力性能差。

13、焊裝后的電路板禁用超聲清洗。

       焊裝后的電路板里器件的間隔絲的固有頻率有可能與超聲的頻率相近,從而產生共振,引起器件內線斷裂。這是航天X院真實發生的例子。

二、限用工藝

1、元器件制造過程限用超聲清洗工藝。

      國內外大量實踐證明:不適當的超聲清洗會誘發或擴大被洗部件的微缺陷,特別是在連接面上。

      要求:給出超聲清洗工藝條件(如頻率、功率、時間等)及充分的無害試驗數據。

      2011年北京某廠產品PIND試驗不過關的措施。源于管殼和不合理的超聲清洗工藝。

2、限用有機聚合材料。

      降解產生有害氣體,應力釋放;低氣壓或真空有機聚合材料會分解、放氣、膨脹影響器件可靠性。

3、密封腔體內限用塑封元器件(部分航天工程列為禁用工藝)。

      塑封元器件釋放有害氣體。

4、剛性構件限用電連接壓接結構(部分航天工程列為禁用結構,國外宇航禁用)。

      溫度對壓接結構面的接觸電阻有較大影響。

5、限用倒裝芯片結構(部分航天工程列為禁用工藝)。

      作為器件發展的趨勢,目前為止,最大的問題是沒有檢驗每一連接界面機械強度的手段。

6、限用梁式引線結構(部分航天工程列為禁用工藝)。

      梁式引線結構的抗機械應力性能差。

7、限用鎳電極陶瓷片式電容器。

      我們對這類產品還不太熟悉,我們還沒有大量的可靠性數據積累。隨著技術發展,積累了大量可靠性數據之后這類產品作為限用也可能會隨之取消。

8、抗輻照雙極器件限用離子注入、干法刻蝕和等離子清洗工藝。

      這種工藝會產生表面微損傷,從而產生微缺陷。

 

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