电子元器件质量与可靠性技术及其研究进展

电子元器件质量与可靠性技术及其研究进展

杨柳华

东风柳州汽车有限公司， 545000

摘要：在科技发展的今天，随着各种先进技术的引进，电子元器件的适用范围越来越大，提高电子元器件在更加恶劣环境中的使用可靠性已迫在眉睫。汽车上使用的电子元器件的数量和复杂程度都在快速增加，汽车电子元器件的可靠性对于整车的运行可靠性有着至关重要的影响。因此，我们需要通过增强电子元器件的质量与可靠性技术，以推进自主研发的电子元器件在我国各个领域的发展和应用。

关键词：电子元器件质量；可靠性技术；研究进展

引言

质量管理以及可靠性提高是电子元器件整体性质得以保证的基本前提，能够为产品后期制造以及管理提供相关可用信息，有助于推动电子元器件的发展以及管控，是我国电子元器件的质量管理以及可靠性提高强有力的助推器，推动我国社会的蓬勃发展。

1质量保证工作的定义和意义

随着电子产品和系统在不同行业的普及应用，电子元器件质量的高低越来越受到人们的关注。根据现有资料，电子产品在实际使用过程当中出现的各类问题主要是由于电子元器件质量差而导致的。例如，电子元器件在长时间使用的过程当中所表现的稳定性能相对来说比较差，并且实际运行寿命相对来说比较短，以及在实际使用过程中元器件所具有的功能无法最大程度发挥，运行过程当中容易存在运行异常。因此，要开发一款各方面性能都比较完美的电子产品以供项目使用，在实际研发以及生产的过程当中必须展开较为严格的生产管理。一旦电子元器件的质量得不到保证，即使所涉及的电子产品各方面足够完美最终也无法达到预期的设计效果，并且面临被销毁的结果。笔者认为这就是为什么在电子产品的实际生产中，必须有效提高构成电子产品基础电子元器件质量的主要原因以及意义所在。因此，在实际生产过程当中，需要严格把控电子元器件的可靠性以及进行适当的质量控制。各类电子元器件的生产企业应该将这项工作视为一项重要内容，而不仅仅只是浮于口号，流于形式，必须完全从观念转变为行动。

电子元器件，是整个电子产品或者机械中的重要元件，是保证设备高可靠性的基本单元。元器件的主要性能指标、产品质量、可靠性水平，以及维护能力直接关系着电子器件产品与系统的主要技术性能、开发过程，以及后勤保障能力。随着我国国防电子科技与工业自动化科技的蓬勃发展，电子装备中使用的元器件数量和品种都有了显著增加，对元器件的质量水平要求也越来越高。

2电子元器件可靠性技术分析

现阶段，汽车发动机中较常使用电子元器件，促使电子元器件的使用效率日益提升，但长时间使用也会带来一些问题，如器件老化、损坏等，致使电子元器件无法为汽车发动机提供运行动力。在这种情况下，汽车发动机的运行效率大大降低，严重影响了汽车的正常行驶，最终导致汽车故障问题发生。除了长时间使用以外，环境因素也是造成电子元器件故障的主要因素，如高温环境所带来的影响，致使电子元器件老化速度加快。

2.1可靠性设计技术

可靠性设计是可靠性工程的核心，主宰着电子产品的潜在可靠性，是企业在产品开发过程中考虑得最多的问题之一。在做可靠性设计时不仅仅要满足功能和特性参数指标的要求，还必须考虑到全寿命过程中与可靠性有关的诸多因素。例如：可能遇到的各种环境应力对电子产品可靠性的影响，以及在要求的时间内产品可能会出现的失效模式。汽车电子控制单元用的电子元器件、模块必须要能大规模工业生产，并能将成本降低到可接受的程度。一些微传感器和智能传感器就是这方面的典范。例如智能加速度传感器，它不仅能较好地满足现代汽车的各项需要，而且因为可以在集成电路标准硅工艺线上批量生产，生产成本较低，所以在汽车工业中找到了自己最大的应用市场，反过来也有力地促进了汽车工业的电子信息化。

2.1.1产品可靠性需求分析及设计原则

汽车电子部件根据安装位置的不同，对于工作温度范围的要求也不相同，例如，安装在发动机舱的电子部件与安装在乘客舱、行李舱的电子部件相比，工作温度要求更高。为了设计可靠性高的产品，第一步需要采集和剖析产品的环境信息，就是所规定的相关条件。主要思路是建立产品的典型任务剖面、提取环境特征和挖掘隐性的使用条件，从而形成产品可靠性设计技术要求，以及对产品样件的验证测试大纲，为产品的可靠性设计和验证确认提供依据。除此之外，元器件本身的设计、使用材料、工艺和生产过程等方面也会对产品的可靠性造成一些影响。因此，提出了以下几个需要在电子产品可靠性设计中关注的重点内容。

a）通过失效数据统计分析和对失效样本的分析，确定影响该产品质量与可靠性的主要失效类型和失效机理。例如：随着元器件尺寸的降低，电迁移、TDDB和热载流子等新的失效机理发生得越来越多，在可靠性设计中需要给予更多的重视。b）从元器件结构和图纸设计、工艺技术和组装等多方面采取合适的可靠性设计技术。例如：在单片集成电路设计中应考虑工作电流不能太高，以防电迁移失效；版图在设计时应注意互连线的宽度，保证电流的密度不能过大；组装工艺应考虑散热措施，防止工作时温升过大。c）当性能参数和可靠性之间相互矛盾时，需要先考虑产品的可靠性条件。例如：对大功率半导体器件，在芯片与底座之间采用钼片作为缓冲，可以提高粘接可靠性，但同时会使得串联电阻增大，导致饱和压降增大。

2.1.2元器件的选用及控制

组成电子产品最基础的元素就是电子元器件，电子元器件的选型会直接影响整个产品的可靠性，可以采取如下方法来控制：首先，选择通过质量认证的电子元器件，同时需要对已有的元器件进行归类管理，并建立优选元器件库；然后，制定严格的物料管理程序，对新物料进行筛选和控制；最后，依据电路的工作参数和整机的使用环境，筛选出符合条件的元器件，使得元器件的使用可靠性得以充分地发挥。

2.2可靠性试验技术

在产品研制过程中，设计是决定产品质量和可靠性的关键技术与环节，那么测试与试验就是验证设计的重要手段。只有在可靠性试验的过程中取得必要的数据，然后通过对数据的分析、处理才能得到可靠性指标的统计量，进而推算产品的可靠程度。

2.2.1可靠性试验的目的

可靠性试验的总体目的是了解设计是否满足了可靠性指标的要求，但不仅仅是对产品下合格或不合格的结论。可靠性试验的另一个目的是找出并排除设计与制造过程中的缺限和不足，采取有效的纠正措施，从而提高产品的可靠性。

2.2.2可靠性试验的分类

在进行可靠性试验的时候，首先要明确产品研制的过程，半导体元器件在开发的不同阶段需要进行不同的可靠性试验，其分类方法也各异。经常用到的是统计可靠性试验和工程可靠性试验。其中，工程可靠性试验包括环境应力筛选试验和可靠性增长试验，是为了提高产品固有可靠性而进行的试验；而统计可靠性试验是为了获得产品在特定条件下工作时的可靠性指标，为设计、生产和使用提供可靠性数据支撑，包括可靠性鉴定试验和可靠性验收试验。

2.3可靠性分析技术

2.3.1破坏性物理分析

破坏性物理分析（DPA：DestructivePhysicalAnalysis）是为验证元器件的设计、结构、材料和制造质量是否满足预定用途或有关规范的要求，按元器件的生产批进行抽样，对样品进行解剖，以及解剖前后进行一系列的检验和分析的全过程。它可以判断是否有可能产生危及使用并导致严重后果的元器件批质量问题。20世纪70年代，美国NASA在航空、航天领域使用的元器件中首先使用了DPA方法，并取得明显的效果。我国航天系统自20世纪80年代初起也开展了DPA工作，保证了当时装机元器件的质量，由此也促使生产单位改进工艺，逐步地提升产品质量。

2.3.2失效分析

产品失效是制造型企业生产时遇到的共同问题，失效分析是其必须要做的一项工作。失效分析技术是针对从设计到应用过程中失效的元器件，从电性能、物理和化学等多方面查找其失效原因，确认失效模式和失效机理，并采取相应的纠正措施；从根本上解决，最终达到提高元器件质量、降低元器件失效率的目的。

结束语

由于全球经济的一体化变得愈发良好，市场的竞争也变得逐渐猛烈，无论是历史经验还是现实情况都透露出了一点，那就是企业要想赢得竞争和市场占有率，就必须注重产品的质量。改革开放以来我国的军工事业蓬勃发展，产生了巨大的经济效益。电子元器件作为武器装备的重要组成部分，其性能好坏直接影响到整体系统的稳定性，所以近些年来对于电子元器件行业的质量要求也越来越严格。

参考文献

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