电子元器件应用可靠性(韩英歧)

nullnull 热烈欢迎参加可靠性学术交流活动的各位专家null 电子元器件的应用可靠性 韩 英 岐 电话:028-87380719(宅) 手机:13458613190 E-maiI:scsdzxh@16 E-maiI:chengduhan@sina.com 前 言 前 言 根据近年来国内外电子整机失效统计，由于在元器件使用方面造成的失效一直在50%上下浮动，而且多年来总是居高不下。针对这一人们普遍关注的严重事实，从对元器件的选择、控制及使用多方面对元器件的使用可靠性进行探讨，希望能对提高电子整机的可靠性起到有益的作用 整机的可靠性是由设计决定的,为了尽量减少由于在元器件应用方面对可靠性的影响,必须从整机研发阶段开始,对元器件的选择与应用进行控制,来保证整机可靠性。 电子元器件的可靠性包括固有可靠性和使用可靠性两个方面。固有可靠性是可靠性的基础，没有可靠的元器件，即使最完善的设计也不可能使整机系统的可靠性达到设计要求。 使用可靠性则指元器件用于整机系统时所具有的可靠性。他不仅与元器件的固有可靠性有关，而且与元器件的选择、控制与使用有关. 目 录目 录一 现代质量观念 二 元器件的选择与控制 三 元器件检验与存贮 四 元器件筛选技术 五 微电子器件 六 阻容元件 七 其它元件 八 电磁兼容技术 一、现代质量观念 一、现代质量观念 质量是企业的生命,是企业永恒的主题.以前的质量我们称它为传统的质量. 它单纯追求的是产品的性能指标,着眼于产品的合格. 现代质量观念认为:质量包含了产品的性能特性.专门特性.经济性.时间性.适应性和美学性等方面。是产品满足使用要求的特性总和”。现代质量观念从以前主要追求性能特性到重观视专门特性,在有限的资源的约束下实现产品性能特性与专门特性的优化平衡, 从而达到核心效能和寿命周期费用之间的权衡. 质量特性包含了产品的性能特性.专门特性.经济性.时间性.适应性等。是产品使用要求的特性总和. 质量特性包含了产品的性能特性.专门特性.经济性.时间性.适应性等。是产品使用要求的特性总和. null质量定义： （1）按国标GB/T6583-92定义“反映产品或服务满足明确或隐含需要能力的特征和特征总和”。 （2）按质量管理和质量保证国际标准汇编的质量定义“反映实体满足和潜在需要能力特征之总和”。 （3）按ISO9000：2000版定义“质量是一组固有特征满足要求的程度”。 传统的质量概念是附合性,现代质量观念认为是产品满足使用要求的特性总和来衡量质量的好坏.而且现代质量观认为：经济性不仅仅指采购费用，而是“寿命周期费用;时间性指按期交付;适应性是反映系统满足用户需求、符合市场需要的能力。 产品“专门特性”概念的引出。这是现代系统工程的发展和用户在使用产品过程中实际需要而引出的。在专门特性中，最初用户只提对可靠性的要求，(就是现在，航天产品一般也不提维修性、保障性要求。)但随着现代工程系统的复杂化，系统的专门特性显得越来越重要。例如工程系统的日益庞大和复杂、再加上应用环境的复杂和恶劣、持续无故障任务时间的加长、使用者生命安全受到强烈关注、市场竞争的激烈，一系列因素，促使用户认识到不仅要求产品可靠，而且要求出了故障好修，使用维护费用低、寿命长；作为研制方，也总希望投资小、周期短、研发一次成功。而这些都与系统的专门 特性相. 乀null开展可靠性工作的意义 可靠性是质量的重要组成部分，它具有自已的特征，即综合性、时间性和统计性。综合性是指从全寿命期内来衡量产品的优劣；时间性是指在整个寿命周期内，在规定的使用环境条件内保持出厂规定功能的能力；统计性是指通过大量统计数据积累得出具有规律的数据。 可靠性工程与管理是研究产品可靠性的综合学科，可靠性是一门系统科学,综合科学和边沿科学.可靠性作为一门独立学科己为世人所属目.可靠性是产品的重要质量指标，可靠性工程与管理是研究产品可靠性的综合学科，各企业的领导，管理人员及全体工程技术人员迫切需要掌握的一门新学科。 null可靠性定义: 按GB3187-82《可靠性基本名词术语》定义可靠性： 在规定的条件和规定的时间内，…完成规定功能的能力. 可靠性与条件、时间、功能、能力四个要素有关 质量与可信性 质量通常要转化成有规定指标的特性，一般包括： 功能：指各项技术指标 可信性：是一个集合性术语，它用耒表示可用性及其影响因素：可靠性、维修性、维修保障性。 可信性仅用于非定量的一般描述，其指导思想是以预防为主，及早发现缺陷并采取纠正措施。 可用性是在外部资源得到保证的情况下，处于执行功能的能力，它是产品可靠性、维修性、测试性、维修保障性（简称四性）的综合反映。 还应包括产品的安全性、经济性、美学性等。 当代可靠性理念当代可靠性理念 产品可靠性指标预计是可靠性工程重要工作项目之一,是可靠性设计﹑可靠性分析﹑可靠性实验等工作的基础.因此,国内外都投入大量人力﹑资金进行这项工作.可靠性指标预计方法经过三十多年的应用和发展,已不仅仅被军品企业所采用.由于科技进步的速度越来越快,尤其是电子元器件水平与种类的迅速发展,传统的可靠性预计方法也不断遇到挑战. 美国MIL-KDBK-217已经过7次更新到目前的F版本,我国的GJB299经过3次更新到目前的GJB/Z299B. 九十年代可靠性步入理念更新时期,改变了一些传统的可靠性工作方法, 一些经典理论也在被修改.可靠性新思路对我们有很大启示,当代可靠性关注的主要要点有以下五个方面: 一.以无维修使用期取代原先的MTBF,改变随机失 效是无法 避免的旧观念. 二.对可靠性定义的再认识,从故障定时,到故障定数,就是指系统有几个功能故障. 三.从故障修理转移到 计划 项目进度计划表范例计划下载计划下载计划下载课程教学计划下载 预防维修. 四.向在产品寿命周期内不出现致命故障方向迈进. 五.可靠性与经济承受性一一可靠性管理与一般质量管理的关系 可靠性管理与一般质量管理的关系 可靠性是产品的重要质量指标，可靠性工程与管理是研究产品可靠性的综合学科，各企业的领导，管理人员及全体工程技术人员迫切需要掌握的一门新学科。 可靠性管理包括:组织机构建立’.保证大纲制订与实施. 方针政策. 目标与规划.监督与控制.标准与法规. 培训与情报.信息收集与交换.用户服务等. 可靠性系统工程是可靠性工程（R）、维修工程（M）和保障工程（S）在上世期60年代发展的基础上，到90年代趋向综合化，主要表现在指标的综合和工程的综合上，从而形成一门新学科—可靠性系统工程，即研究产品全寿命、周期过程同故障作斗争的工程技术。 质量管理包括：确定质量方针、目标和 职责 岗位职责下载项目部各岗位职责下载项目部各岗位职责下载建筑公司岗位职责下载社工督导职责.docx 并在质量体系中通过质量策划、质量控制、质量保证和质量改进使其实施的全部管理职能的全部活动。质量管理的重奌是为了保证产品的符合性而进行的活功。 可靠性管理新模式可靠性管理新模式 一. 推行综合产品和过程研制管理(IPPD) (IPPD)是一种从产品 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 论证与确定系统设计.生产.直至使用和保障的各种活动同时综合起来的一种科学管理过程. 二. 推行并行工程 在产品设计和研制期间,同时考虑用于管理.研制.制造.验证.试验.安装.使用.维修.保障等过程技术及可能发生情况对策 三.实施网化管理 二.电子元器件的选择、控制二.电子元器件的选择、控制 电子元器件的选择和控制是保障元器件合理应用的重要环节,由于电子元器件的选择和控制是一个多学科的任务,要求电路设计师独立完成是不现实的.通常应有可靠性工程师.元器件工程师及物资采购人员配合共同完成。 下面主要介绍电子元器件选择与控制所需的基夲知识及控制措施。1.元器件的质量等级 2.元器件的可靠性等级 3.“七专”元器件 4.元器件的选择原则 5.元器件可靠性保证大纲 6.研制整机元器件的控制1、元器件的质量等级1、元器件的质量等级 所谓“质量等级”是指元器件在制造、试验、筛选过程 中的其质量控制等级，质量等级的主要依据是采用的标准. 质量系数丌Q则反映不同质量等级的元件器其失效率的差 异程度.国产元器件的质量系数丌Q应桉GJB/Z299B;美国元器件 桉MIL一KDBK一217F(电子设备可靠性予计手册)计算. 在整机系统的可靠性予计中，元器件的使用失效率可以简 单地用下式表示： 入p= 入b(丌E. ×丌Q. ×k) 入p：使用失效率 入b：基本失效率： 式中 ：丌E：环境系数 丌Q：质量系数 k：其他影响因素（应用系数、种类系数等综合因素)null集成电路工作失效率πQ: 质量系数 πT：温度应力系数πV：电压应力系数 πE：环境系数πL：成熟系数 C1. C2：电路复杂度失效率 C3：封装复杂度失效率 以上失效率模型包括了单片双极与MOS数字.模拟电路.存储器 可编程只读存储器PROM失效率模型为： λp＝πQ[C1.πT.πV.πPT+(C2+C3)πE]πL 式中:πPT为PROM只读存贮器的工艺系数 集成电路工作失效率与元件有所不同,它是由湿温度.电应力引起的失效率与环境应力引起的失效率之和来表示 λp＝πQ[C1.πT.πV.+(C2+C3)πE]πLnull 国产半导体分立器件质量等级 null国产单片集成电路的质量等级 混合集成电路的质量等级 混合集成电路的质量等级 null美国半导体分立元件的质量等级 null美国集成电路的质量等级 null国产元件的质量等级 固体钽电容器的质量等级固体钽电容器的质量等级液体钽电容器的质量等级液体钽电容器的质量等级铝电解电容器的质量等级铝电解电容器的质量等级2、元器件的失效率等级2、元器件的失效率等级失效率等级 失效率等级是指在未计算环境应力. 性能结 构.质量系数等.仅计算温度和电应力作用的失效率失效率λ（t）失效率λ（t） 电子元器件的失效率，一般用瞬时失效率表示.为了比较容易理解，常用失效比例来测定。 它的表示公式为： 平均失效率=失效产品的百分比/工作时间。 例如：某型号的电容器平均失效率为1%/1000小时时，它的意思是100只电容器使用1000小时，平均有一只失效，失效率为1×10-5　/元件小时。 工作失效率λp 工作失效率是元器件在应用环境下的失效率。工作失效率不仅考虑温度与电应力而且还包括质量控制等级、环境应力、应用状态、功能额定值和种类、结构等影响。一般元器件（除集成电路）的失效率模型是λp与其它们一系列修正因子的乘积。 工作失效率λp 工作失效率是元器件在应用环境下的失效率。工作失效率不仅考虑温度与电应力而且还包括质量控制等级、环境应力、应用状态、功能额定值和种类、结构等影响。一般元器件（除集成电路）的失效率模型是λp与其它们一系列修正因子的乘积。 基本失效率λb 基本失效率λb是电子元器件在电应力和温度应力作用下的失效率，是未计算其质量控制等级，环境应力、应用状态、功能额定值和种类，结构等影响因素，只计算温度和电应力比影响时的失效率。具体数据可查GJB299《电子设备可靠性予计手册》。 通用失效率λG 通用失效率是指元器件在某一环境类别中，在通用环境温度和常用工作应力下的失效率。 在元器件计数可靠性予计中一般使用通用失效率。通用失效率λG可从GJB299《电子设备可靠设计手册》中的5.2节中查找各类元器件在该环境类别下的通用失效率。 3、“七专”元器件 3、“七专”元器件 所谓“七专”是指凡是“七专”元器件都必须专技（专门制定技术条件,如果供货 合同 劳动合同范本免费下载装修合同范本免费下载租赁合同免费下载房屋买卖合同下载劳务合同范本下载 没有特别要求,一般按现行标准供货）；专料（经过认定合格的材料）；专线（专门设立高可靠元器件生产线）；专人（从生产线挑选技术最好的生产人员组成）；专检（用最先进的检测方法专人进行检验）；专卡（要求每个元器件有跟踪卡片每道工序都要在卡片上填写操作者姓名）；专筛（针对每种元器件的失效机理制定筛选条件进行筛选）。 “七专”元件器标准“七专”元件器标准QZJ84061、840611A 半导体二、三极管“七专”技术条件 QZJ840614 半导体数字电路“七专”技术条件 QZJ840615 半导体模拟集成电路“七专”技术条件 QZJ840616 混合集成电路电路“七专”技术条件 QZJ840624～34 电子元件“七专”技术条件（阻容元 件部分） QZJ840617～18 电磁继电器、温度继电器“七专” 技术条件 QZJ840619～20 低频插头座、高频插头座“七专” 技术条件 QZJ840621 石英晶体“七专”技术条 QZJ840623 铁氧体罐形磁芯“七专”技术条件4、元器件的选择规则4、元器件的选择规则（1）尽量选用列入合格产品清单（QPL）的元器件 （2）尽量选用优选元器件清单的产品（PPL） （3）正确选择元器件的质量等级 （4）尽量选用标准和通用元器件，慎重选用新品种和非标元器件 （5）在提供元器件清单时，必须弄清楚元器件标志的含义，防止采购回来的元器件不符合整机系统的可靠性要求 （6）封装形式的选择 （7）航天、航空及高可靠电子系统的选择null5.元器件可靠性保证大纲 根据GJB450-88《装备研制与生产的可靠性通用大纲》要求承制方要制定元器件大纲。 元器件保证大纲一般应具备以下几个方面的内容： （1）根据整机系统的使用要求 （2）要规定各种元器件的质量等级要求 （3）对关键件、重要件要由总师组织有关人员进行充分论证 （4）对新型元器件要经过认真分析并经环境实验最后经评审确定 （5）要根据整机可靠性予计要求，制定出各种元器件的详细降额要求 （6）要指定出需要进行二次筛元器件的筛选条件 （7）要建立元器件信息反馈系统 （8）要建立元器件质量控制领导小组 null6.研制整机系统的元器件质量控制 研制整机元器件的控制一般可按三个阶段进行控制 （一）整机系统 设计方案 关于薪酬设计方案通用技术作品设计方案停车场设计方案多媒体教室设计方案农贸市场设计方案 开始提元器件清单时开始控制，控制的重点是关键元器件和新型元器件 （二）电路试验阶段对选用的元器件品种进行控制 （三）在详细设计阶段对元器件使用应力进行控制 null 三 元器件检验与存贮 1.元器件的验收规则 2.元器件检验 (1)外观质量检验 (2)电能性测试 3.军用电子元器件的有效贮存期 4.元器件超期后的复验及继续有效期 null 1.元器件的检验规则 检验是指对实体的一种或多种特性进行诸如测量、检查、试验、度量，并将其结果与规定要求进行比较，以确定是否合格的活动。 （1）到货元器件应与合同的供货单位，供货名称、规格、数量、质量等级等相符合. （2）外观质量检验 （3）进行常温电参数测试 （4）按规定进行环境试验及高低温试验 （5）恢复包装出示检验合格凭证 （6）“七专”元器件验收按规定执行null(1) 除按到货的元器件符合合同规定的供货单位，型号规格、数量质量等级、质量证明文件要求外,军品桉GJB33A.5.1要求, 包装箱内应有下列容的标签 . a.承制方名称,商标; b.产品型号; c.质量等级标志和批识别标志; d.检验日期.检验员印章; e.防静电标志; f.包装日期. null （2）外观质量检验 外观检验是保证产品外观符合质量标准要求,一般应按如下要求进行外观检验. I. 标志是否清晰用5～10倍放大镜检查元外观质量。 Ⅱ .外观尺寸是否符合规定的技术标准要求; Ⅲ.外观是否有缺陷: 引出端有锈蚀、损伤，外壳漆皮起泡、脱落或标志不清的元件应予剔除。 null（3）进行常温电参数测试 由于测试专业性较强,所以一般单位应配备测试工程师,一般测试人员在测试工程师的指导下按测试规范检测，确保数据的准确可靠。 电子元器件的电能性测试.应在外观检验合格后才能进行电性能测试，由于各种元器件性能各不相同,要求也不相同下面分别进行介绍: Ⅰ) 微电子器件的检测 Ⅱ) 阻容元件的测试 Ⅲ) 电磁继电器的测试 nullⅠ).微电子器件的检测 为了确保测试数据的准确性，根据国军标GJB138A-97《半导体分立器件试验方法》中的规定，应在下面环境条件下进行电测： 环境温度：250C±30C 相对湿度：45%-75% 大气压力：86KPa-106KPa null半导体分立器件 半导体二极管一般应测， IF 正向压降、镜 IR 反向漏电流、 VR 反向击穿电压、 V-I 特性 晶体三极管一般应测 BVceo、集电极-发射极击穿电压 Iceo、 集电极-发射极反向饱和电流 HFE、直流电流放大系数 输出特性 null半导体分立器件应注意的问题. 在进行半导体分立器件参数测试时,首先要使被测器件满足参数测试规定的测试条件,同时也要满足规定的测试环境温度和湿度要求.因为所测试的参数既是测试条件的函数,同时也是环境温度的函数,例如三极管的放大倍数HFE既是测试条件IC和VCE的函数,同时也对环境温度非常敏感.但是除了测试条件和环境温度会影响参数的测试外,有一点容易被人们忽视的是被测器件在测试条件下消耗的功率会对器件的芯片造成附加的升温.为了减小附加温升的影响,唯一的办法是缩短测试时间.只有将测试时间缩短到使芯片附加温升可以忽略不计,这样被测期间的芯片温度才接近规定的测试环境温度. 在进行半导体分立器件参数测试时,为了减小附加温升的影响,一般采用脉冲测试,脉冲宽度应为250-350μS,占空比为1-2%. 根据对各种半导体器件的热阻的测试和研究,证明300μS脉冲测试的条件是经典的,它可以保证在绝大多数情况下由于测试造成的器件芯片温升可忽略不计.null数字IC： 数字IC测试一般分功能测试，直流参数测试，交流参数测试，一般根据各单位对器件质量要求及仪器配备情况决定要测试的项目，一般单位应具备能进行功能和直流参数的测试能力。 在诸多的测试技术问题中，一个很重要的问题是忽视器件测试程序问题，特别是如果不具备测试程序的编制能力将直接影响测试系统的使用。尽管一些国内测试系统的研制、生产厂商在向用户单位提供测试系统的同时，可以提供一些常用测试程序，但是器件的发展是很快的，新的器件系列、品种不断涌现出来，需要不断增加新的测试程序。另外不具备测试程序编程能力，通常难以分析和处理测试中的各种问题，以难以将测试系统应用的很好。 null 下面分别介绍以上三项测试技术： Ⅰ.逻辑功能测试 逻辑功能测试是测试器件最基本的功能，它不能反映器件规定的各项参数是否合格，有些不法供应商就是利用我国许多单位没有参数测试仪器，把电参数不合格的产品推销给我们。 null Ⅱ.静态直流参数测试 静态直流参数可以定量反映器件的各项直流参数是否合格，如输入漏电流、输出电平、输出负载能力、器件功耗等参数。静态直流参数不合格，说明器件存在某种工艺缺陷，直接影响可靠性，所以对数字IC一般应进行静态直流参数测试，才能保障器件的质量。 输入电流和电源电流是反映CMOS电路的质量和工艺水平的最主要的静态直流参数之一，CMOS电路在生产过程中引入的各种缺陷也最集中地反映在这两个参数上。 当今数字集成电路的发展趋势是向高速度，低功耗的方向发展，近年来高速CMOS电路的出现弥补了早期CMOS电路速度低的缺陷，必将取代传统的TTL电路。null CMOS数字电路的输入电流是指器件输入端施加规定的高电平电压VIH（或低电平电压VIL）时流入（或流出）器件的电流。（见图1和图2） 电源电流也称最大静态电源电流和静态器件电流，是指器件输入端施加规定的电平下，经电源端流入器件的电流。（见图3） 图1图2图3null 输入电流集中反映了CMOS电路的氧化层质量，氧化层的缺陷、氧化层中的重离子沾污，都使输入电流变大. 电源电流则反映了器件内部各MOS管的源漏极漏电,器件内的很多其它缺陷也都会导致电源电流变大。器件内保护二极管反向漏电大将同时影响器件的输入电流和电源电流。另外器件受到外部非正常力的冲击也会导致输入电流和电源电流的增大。 在这些CMOS电路的典型失效模式之一就是输入电流和电源电流参数超差,并且占了较大的比例。由于其内部存在缺陷，会在今后的使用中性能逐渐退化，对整机和系统的可靠性构成重大危害。因此对CMOS电路的输入电流和电源电流进行严格、准确的测试十分必要。null Ⅲ.动态交流参数测试 测试动态交流参数需要有大型测试系统，不但编程困难，而且仪器 价格也很昂贵，所以一般单位没条件进行此项测试。对于一般国内仪器，一般精度不到Ins要测试几个纳秒的器件没有实际测试意义。由于动态交流参数主要靠器件的版图设计和工艺决定，一般在生产工艺稳定的情况下，电参数波动很小，如果条件不具备可以不进行测试。 null 线性电路 线性电路由于电路形式不同，虽然不像数字电路复杂的逻辑功能。但在测试上比数字电路更加困难，以运放测试为例，由于测试信号极为微弱，对测试系统的测试精度、分辨力、稳定性、抗干扰等多方面提出了更高的要求。 模拟电路虽然不需要像数字电路那样用测试向量去验证复杂的数字逻辑，但由于其具有比数字器件更为精密的特性和需要搭接更为复杂的测试线路，很多测试参数信号又极为微弱,因此对模拟器件测试系统的测试精密、分辨力、稳定性、适应性和抗干扰等多方面提出了更高的要求。 null影响输入电流和电流测试准确性的原因分析 Ⅰ.系统漏电对电流测量准确性的影响 CMOS电路输入电流的测试通常由精密测量单元完成，电源电流的测试通常由程控电源完成，所谓系统漏电，首先是精密测量单元(PMU)和程控电源自身的漏电。为测量nA量级的微弱电流，精密测量单元和程控电源自身的漏电必须小于nA量级。 Ⅱ.各种干扰对电流测量准确性的影响 由于测试系统内用于电流测量的部件（如精密测量单元和程控电源）都具有很高的直流输出阻抗，因此极易引入各种干扰，对微弱电流测量造成影响。例如电子元器件自身会产生一定的噪音，运算放大器、高阻值电阻等元器件选用不当都会产生噪音干扰。50HZ市电的工频干扰也会导致电流数据的不稳定。工频干扰一方面可以通过电源系统影响漏电的测量，另一方面从空间可直接进入处于高阻抗的电缆和连线。 nullⅢ.输出引脚关断特性对电源电流参数测量的影响 测试系统的输出引脚关断特性对电源电流IDD（或ICC）有很大的影响，而这一点往往不被人们所注意，因而造成一些难以解释的测试假象。测试标准规定在测试电源电流参数时，器件的输出引脚应开路。这是因为如果被测器件的输出引脚不能开路或完全开路，就会在被测试器件的输出引脚造成输出端为高电平，这一输出端电流会直接影响电源电流，导致电源电流偏大。 null关于cpu和存贮器的测试 一般来说，cpu和存贮器的测试只有该器件的设计制造单位才有可能进行真正意义上的动态交流参数测试。对于一般单位想在中小型测试系统上解决cpu和存贮器的测试是一种不实际的想法。 cpu测试首先要解决测试程序，cpu是在软件的介入下进行工作，要编制的程序完全覆盖cpu的各种工作方式一般是做不到的。对存贮器也同样，一般单位配备大型测试系统资金投入也相当大，同时测试软件开发也很困难， 所以一般单位对cpu和存贮器的测试是一种不实际的想法。 nullⅡ)、阻容元件的测试 任何元器测试都必须按照某项产品规定的测试条件进行测试才能保证测试数据的准确性。例如一般的膜式电阻，如果在1GMHZ测试，对于低阻值的电阻由于集肤效应阻值比标称阻值要大。高阻值的电阻由于受分布电容的影响，阻值可能比标称阻值要小，所以一般应在直流或低频条件下进行测试。 下面重点介绍一下电容器的测试 电容量测试: 电容量是指电容器加上电压后的贮存电量的能力。用电荷Q和加在电极上的电压U的比值来表示，即在测量电容量时，随测量电压、频率、温度的不同而有所不同，采用直流测量比采用交流测量，其容量要大一些，随测试频率的提高，容量要随频率增加而减小。 电容器容量由测量交流容量时呈现的阻抗决定. null电容量测试条件: a.电解质电容器测试条件: 测试频率为100hz或120hz 铝电解电容器随着使用时间增加而容量逐渐减小，主要是电解液的减少及氧化膜增厚引起的。 b.其它电容器: cR≤1nF 测试频率为1MHz; 1nF﹤cR﹥10uF测试频率为1KHz; cR﹥ 10uF测试频率为100Hz; 测试电压应不超过UR的3% UR:为额定工作电压 Uc:为类别工作电压null电容器的频率特性曲线当 电容器出现谐时,当f大于fo电容将变成电感电容器的频率特性曲线null 在交流状态下的等效电路图null损耗角正切测试条件 有功功率P与无功功率Pa 之比。 损耗角正切测试频率桉测试电容量测试条件进行测试 在对高频电容器的评价中，经常采用品质因数Ｑ作为评价电容器的损耗null绝缘电阻的测试: 绝缘电阻是电容器的重要质量指标,对于大多数电容器绝缘电阻代表电容器的绝缘性能.当电容器的容量较大时 (C＞0.1uF), 当用相同介质材料制成不同容量的电容器时, 如用测试绝缘电阻来表征介质性能, 一定会得出绝缘电阻较低的结果,这显然是不合理的. 因此在评价大电容量的电容器的绝缘性能时需引入一个与电容器几何尺寸无关的参数,即时间常数. 时间常数(τ)就是电容器绝缘电阻. 时间常数(τ) ＝RC 大容量的有机电容器通常用时间常数τ表示其绝缘质量. null绝缘电阻测量按以下电压要求 在测量之前,电容器应充分放电 UR﹤10伏 测量压UR±10% 10伏﹤UR﹤100伏 测量压10±1伏 100伏﹤UR﹤500伏 测量电压100±15伏 500伏﹤UR 测量电压500伏±50伏 null电容器漏电流的测试: 电容器漏电流的测量实际上是检测电容器的绝缘性能，由于电解电容器介质不同于其它电容器， Io的大小与容量与施加的电压有关. 测量条件:按GB／T5993要求,额定电压应加在电容器及其保护电阻两端. UR ≤100V 保护电阻为100欧; UR ≥100V保护电阻为1000欧. 计算公式如下： Io=K.C.U K：桉GB／T5993一般为0.1-0.15 目前可做到0.01-0.03 低漏的电解电容器可做到0.002 测试电压应在直流电压UR或UC条件一下,最长充电时间为 5min之间测量(—般规定2min) null各种电解质电容器漏电流测试标准: 一般非固体质铝电解质电容器 按GB∕T5993要求 CRUR乘积≤ 1000普通级Io≤0.05CRVR或5uA; 长寿级:0.01CRVR 或1uA CRUR乘积 ＞1000普通级Io≤0.03CRVR+20uA; 长寿级: Io≤ 0.006CRVR +20uA 固体质铝电解质电容 普通级Io≤0. 15CRVR; 长寿级: Io≤ 0. 1CRVR 器军标铝电解质电容器 Io≤ 0.008CRVR 军标固体钽电解质电容器 Io ≤0.01CRVR 军标非固体钽电解质电容器 Io ≤0.001CRVR null IO测试与测试时间与温度有关null 电容器的阻抗频率特性 电容器的阻抗频率特性既可表征电容器 在电路中的作用,也反映电容器的工艺和结构的合理性. 电容器的阻抗在特定的频率下,阻碍交流通过的电阻就称阻抗Z . 它与C (电容器的容量). L(等效串联电感) .ESR(等效串联电阻)大小有关 Z= null 等效串联电阻ESR与温度有关, 温度下降串联电阻ESR上升;频率上升,串联电阻ESR下降并几乎达到一个常数值. 串联电阻ESR的测试件: 测试频率一般100KHz 测试电压:U-＝2.2V; U～＝1.0VnullⅢ) 电磁继电器的测试 主要测试以下参数： 转换功能、保持功能、绕组电阻、吸合电压、释放电压、动合动断、接触电阻、吸合时间、回跳时间等项参数。 继电器的接触电阻是比较难测的参数，对于只有几个至几十毫欧的接触电阻，必须采用四线开尔文测试，有效的扣除测试系统内部及测试夹具的电阻，才能准确的测出触点的真正接触电阻。 继电器的回跳时间直接影响继电器的可靠性.也是比较难测的参数. null三 元器件存贮期,失效判距及超期复验 1.军用电子元器件的有效存贮期 2.军用电子元器件到货期限的规定 3.元器件超期后的复验及继续有效期 4.元器件有效存贮期与电子整机有效存贮期的关系 null1.军用电子元器件的有效存贮期 (1)决定存贮期的三大因素: Ⅰ.产品的设计工艺与元材料 Ⅱ.存贮元器件的环境条件 Ⅲ.产品存贮后的合格判据 (2)电子元器件仓库贮存环境条件 根据国军标GJB33A-97和七专技术条件OZJ840611A相关标准规定 Ⅰ.温 度: -10—400C Ⅱ.对湿度:不大于80% Ⅲ.必须在清洁﹑通风﹑无腐蚀气体仓库内存放 Ⅳ.静电敏感器件要按防静电要求包装存放 Ⅴ.对磁性元件要放在有屏蔽作用的容器内 Ⅵ.存貯超过36个月的器件，在使用前要进行百分之百的电参数测试及可焊性检验。 nullnullnull2.军用电子元器件到货期限的规定 根据有关国军标和过去一贯执行的实际情况,为了确保军用电子元器件的质量。特重申在订购军用电子元器件时，必须控制元器件的生产年限。 现将各类元器件有的有效期公布如下： 半导体器件类 A塑封器件 2年 B其它形式封装器件 3年 电真空器件 A电阻电位器具 3年 B固体钽电解电容器及其它电容器 3年 C液体钽电解电容器、铝电解电容器 2年 机电元件类 A密封电磁继电器 2年 B电连接器 3年 C石英谐振器 3年 3.元器件超期后的复验及继续有效期 超期复验技术条件3.元器件超期后的复验及继续有效期 超期复验技术条件　 根据元件贮存期超过有效期时间的长短，分为Ａ、Ｂ、Ｃ　三类： a.贮存期已超过有效贮存期但未超过50％的为Ａ类： b.贮存期已超过有效贮存期50％但未超过100的为Ｂ类： c.贮存期已超过有效贮存期100％的为Ｃ类。A类复验技术条件A类复验技术条件ⅰ外观检查 1.用5～10倍放大镜100％检查元件的外观质量。 2.凡引出端有锈蚀、损伤，外壳漆皮起泡、脱落或标志不清的元件应予剔除。当剔除率超过3％（或1个取大值，以下同），则整批不准使用。 ⅱ参数测量 1.在常温下根据元件的技术规范100％测量电参数，当致命失效（无性能、断腿、掉帽等）元件的比例超过1％或电参数不合格元件的比例超过5％，则整批不准使用。 2.凡在“二次筛选”时经过高　低温测试的元件，复验时也应作高、低温测试，测试结果如合格超过10％时，则整批不准使用。 ⅲ密封性检查 1.按规定100％进行检查。 2.剔除如不合格比例大于20%时，则整批不准使用。ⅰB类复验技术条件B类复验技术条件ⅰ外观检查 复验技术条件同A. ⅰ条。 　 ⅱ参数测量 复验技术条件同. ⅱ条。 　 ⅲ密封性检查　 复验技术条件同ⅲ条。 ⅳ引出端质量检查 按抽样进行试验，样品允许选用参数不合格的元件。null 试验方法要点 　 引出端拉力: 沿轴线方向加静负荷Ｆ1（1kgf）30Ｓ　 引出端弯曲: 加静负荷Ｆ2）：离根部10mm处缓慢弯曲900，往返3次。　 可锡焊性:　 表面沾松香酒精作助焊剂，浸入溶融的锡液中，5Ｓ后检查沾锡 面积，应不小于浸入面积的90％。 　 抽样方法: 每项试验抽5个样品：每个样品检验2个引出端。 注： 1）Ｆ1——其值为10d（单位：Ｎ）d：为引出端直径（单位：mm）。 　　 2）Ｆ2＿＿＿其值为Ｆ1的四分之一． 仅适用于线状引出端的质量检查，非线关引出端不要求作上述试验。 试验后用5倍以上放大镜检查外观及可锡焊性质量质量。 当1个或1个以上引出端有裂缝、折断、镀层剥落或沾锡面积不足90％时，均认为不合格，整批不准使用。 ⅴ.Ｘ射线检查ⅴ.Ｘ射线检查　 对于有极性的固体钽电解电容器就应作两个方向的Ｘ射线检查：检查方法及合格判据按ＧＪＢ63Ｋ第2.10条规定。 ⅵ.破坏性物理分析 破坏性物理分析仅适用于液体钽电解电容器，对其它阻容元件不要求作该项分析。 样品抽取 每批抽取样品不少于5件（其中至少有1件为参数合格的样品）。 分析方法 剖开外壳，用适当放大倍数的显微镜观赏内部质量，当有1件或1件以上样品的内壁与电解液接触部分有腐蚀现象，腐蚀超过壁厚三分之一时，则整批不准使用。 Ｃ类阻容器件复验条件Ｃ类阻容器件复验条件 按B类规定的各项试验复验。 钽电解电容器进行全面的筛选。 　 复验合格的阻容元件可用于初样产品或地面设备上。若需用在正样产品上，必须报总师批准。null4.元器件有效存贮期与电子整机有效存贮期的关系 元器件有效存贮期不等于电子整机有效存贮期, 因决定整机存贮期的因素与整机设计有密切关系.电子整机有效存贮期决定整机的使用环境、所使用所的元器件种类及可靠性设计所采用的降额设计、抗震设计、三防设计、容差与飘移设计等项设计技术.一般电子整机的有效存贮期大于元器件的有效存贮期. 四 电子元器件筛选技术四 电子元器件筛选技术1. 电子元器件筛选的目的与要求 2. 电子元器件二次筛选的适用范围 3. 确定元器件筛选程序的依据 4. 元器件补充筛选的局限性和风性. 5. 进行筛选付出的代价值不值 6. 对一般元器件筛选项目利弊的分析 7. 筛选淘汰率 8. 电子元器件检测与筛选所具备的基本件. 9. 器件的测试 10.筛选程序举例1.电子元器件筛选的目的与要求 1.电子元器件筛选的目的与要求 由于元器件在制造过程中，可能由于原材料、工艺、设备、环境及操作人员等原因，造成产品缺陷。而造成的缺陷 又不足以影响产品的电参数，但对使用和贮存寿命有严重影响，而不能达到设计要求的使用寿命而早期失效。筛选是利用外加适当的应力和测试，使早期失效的产品从整批产品中剔除掉，使整批产品的可靠性得到提高。但筛选不能提高每只元器件的可靠性，产品的可靠性是通过设计、制造、质量控制取得的。在筛选中值得注意的是为了使有缺陷的器件提前失效，要外加电应力，温度应力及机械应力。但外加应力应依据有关标准，不能任意加大应力，使无缺陷的元器件受到任何的损伤。 2 .电子元器件二次筛选的适用范围 2 .电子元器件二次筛选的适用范围 元器件补充筛选（二次筛选）主要适用于下面四种况的元器件： 第一种情况：元器件的生产方未进行“一次筛选”，或使用方对一次筛选的项目和应力不具体了解的。 第二种情况：元器件的生产方虽然进行了“一次性筛选” ，但一次筛选的项目和应力还不能满足使用方对元器件的质量与可靠性要求的。 第三种情况：在元器件的产品规范中未作具体规定，元器件生产方也不具备筛选条件的特殊筛选项目。 第四种情况：对元器件的生产方是否按照合同和规 范的要求进行了“一次筛选”，或对生产方“一次筛选”的 有效性有疑问的，需要进行验证的元器件。 3.确定元器件筛选程序的依据 3.确定元器件筛选程序的依据 元器件筛选规范的制定，原则上讲应根据元器件现场使用或可靠性试验统计，对失效产品进行失效分析，搞清各种元器件的失效模式和失效机理，针对元器件内部存在的缺陷，采取不同的应力，使有缺陷的能提前暴露，将其剔除，而对良品则不受到任何损伤。对制定的各项筛选应力应通过大量的试验验证，并对失效样品进行失效分析,经过充分论证来确定。 一般单位应依据现行标准，如GJB584A-96国军标《微电子器件实验方法程序》; GJB128A-97国军标《半导体实验方法》;GJB360A-96国军标《电子及电气元器件实验方法》;美军标MIL-STD-883D《微电子器件试验方法和程序》等标准为基础及整机系统对元器件的可靠性要求，并结合单位仪器设备现状进行筛选规范的制定。筛选规范不是永远不变的，要依据元器件制造技术的提高，试验设备的发展，对元器件可靠性要求的不同进行更改。 典型失效率曲线一浴盒曲绒 典型失效率曲线一浴盒曲绒 下图是电子产品典型失效率曲线，一般称浴盆曲线曲线可以看出，产品在使用早期由存在缺陷，所以还没到设计寿命期限就提前失效，所以选的方法，使有缺陷的产品提前失效，提高了整批产品的可性。 4.元器件补充筛选的局限性和风险性4.元器件补充筛选的局限性和风险性（1） 局限性 局限性主要有以下两个方面： 一方面是不可能将有缺陷的早期失效的元器件全部剔除掉。这主要是因为受现有仪器设备条件的限制，有些元器件失效模式在无损的条件下还无法检测出来。 另一方面，筛选虽然能够提高整批元器件的可靠性，但是不能提高元器件的质量等级。元器件的质量是靠生产方的设计、制造.工艺.原材料及管理等多方面因素决的，而不能主靠“二次筛选”来提高可靠性. （2）风险性 （2）风险性 风险性主要来源于对筛选应力的选取是否得当。如果筛选应力选取过低，则起不到筛选应有的作用。如果筛选应力选取过高，则可能使元器件受到内伤，影响元件的故有可靠性缩短使用寿命。 另一方面操作失误或设备故障，也会给筛选带来风险。 注：这里的应力主要包括：电应力、热应力、机械应力和时间。 为此建议，为了降低“二次筛选”的风险，对于已能满足要求的元器件应尽量不作电应力、机械应力、热应力的筛选项目，只做一些必要的检查性和测试性的筛选项目。 对于必须做补充筛选的元器件，对电、热、机械应力的选取，在任何情况下都不得超过元器件本身的最大额定值。 5. 进行筛选付出的代价值不值 5. 进行筛选付出的代价值不值 筛选是要付出一定代价的。代价主要来源于两 方面。第一方面是由于筛选实验的费用使军工产品 的研制成本增加；第二方面筛选需要时间，有可能 延长产品的研制周期。但是筛选可以早期发现失效 的元器件，从而减少经济损失，取得效益。我们引 用美军MIL－HDBK－33B《电子设备可靠性设计手 册》上登载的不同阶段发现失效元器件的经济损失 （见下表1）来说明。 表1 不同阶段发现失效元器件的经济损失（单位：美元）表1 不同阶段发现失效元器件的经济损失（单位：美元） 从上表中可见，军用元器件投入一定的经费进行筛选早期发现失效元器件，是能够取得重大经济效益和社会效益的。为筛选付出的代价是值得的。6. 对一般元器件筛选项目利弊的分析6. 对一般元器件筛选项目利弊的分析（1）半导体器件的电功率老化筛选 （2）高温存贮试验筛选 （3）温度循环试验筛选 （4）快速筛选 （5）PIND多余物检测筛选技术 （6）密封检漏筛选 (7) 自然跌落试验 （8）微电子器件特性曲线测试筛选 （1）半导体器件的电功率老化筛选 （1）半导体器件的电功率老化筛选 半导体器件的电功率老化筛选，目前被认为是一种最有效的筛选试验项目，要达到最佳筛选效果，国外把168小时作为电功率老化的最低要求，一般单位很难做到。有些单位为了缩短筛选时间，主观想采用超功率老化缩短老化时间，其结果可能使被老化器件受到损伤或引入新的失效机理，一般不要采用超功率老化筛选。 .null晶体管高温反偏压老化筛选 晶体管的高温反偏老化筛选，主要是为了淘汰钝化层中存在可移动杂质缺陷的器件的.分析其退化参数和机理可知，Si-SiO2界面层的导电性会使PN结反向压降退化和使MOS器件的门限电压VTH或互电感发生变化；表面载流子再复合会使晶体管的电流放大系数退化或使低频噪声恶化。 晶体管高温反偏压试验条件根据GJB128A-97规定： 老化温度:1500C; 老化时间:48h; VC=（0.7～0.8）×VCBO 在高温试验时间终点应降低环境温度，在器件上维持试验电压直至Tc=30℃。整流二极管应力口加额定反向峰值电压的50-85%(2500v以上除外，6000v以上为50%)null（2）高温存贮试验筛选（2）高温存贮试验筛选 高温存贮试验筛选主要是利用热应力加速器件内部化学反映，使器件内部的水蒸气及其它离子引起腐蚀作用，使内部污染，引线焊接不良、氧化层缺陷等有缺陷的器件提前暴露。 由于此项筛选试验省时、省力而又经济，所以，在八十年代被广为采用，但是由于微电子器件的制造技术的提高，用此项试验对淘汰早期失效的作用越来越小。有些单位想用加速温度应力的办法来弥补其它试验项目的不足，其结果可能对器件可靠性造成负面作用, 如易焊性差;内引线抗拉力下降等负效应。高温存贮试验项目有些单位已不再采用。 （3）温度循环试验筛选 （3）温度循环试验筛选 本试验是用来测定器件对极端高温和低温的抵抗力. 温度循环试验筛选的作用是淘汰器件内部材料热膨胀系数不匹配、键合焊接、封装材料的破裂和龟裂、以及由于机械故障. 导体或绝缘材料的力学位移或破裂而引起的电学性能等造成的早期失效产品。 元器件是由各种不同材料构成的，各种材料的温度系数各不相同，在温度巨变的条件下，不同温度系数的材料交界面会产生压缩或拉伸应力,要能经受高低温度巨变的能力，应主要通过设计与工艺解决，为了考核元器件的耐环境能力，国军标规定了包括温度循环试验和热冲击试验的有关标准。温度循环筛选试验可以验证产品的耐温度冲击能力，同时也对产品产生负面影响。 温度循环试验是采三箱法;(B组:-55—25—125—25) 冷热冲击;(B组124—-55). （4）快速筛选 （4）快速筛选 快速筛选就是在极短的时间，对器件施加超稳态功率，使器件达到或接近最高结温，利用测试器件加功率前与加功率后的热敏参数Vbe、Icbo、Hfe变化量，把热阻大的器件剔除。 快速筛选主要解决管芯与外壳焊接不良引起热阻大造成的早期失效产品。它不能代替器件的电功率老化试验筛选。 （5）PIND多余物检测筛选技术 （5）PIND多余物检测筛选技术 根据航天五院近年来对失效元器件的试验分析统计, 由于国产半导体器件存在多余物, 造成器件短路失效已有数十例. 这种失效模式占器件失效的百分之十.继电器属于可靠性较低的一类元件。常见的失效模式有：活动多余物粒子造成触点开路或短路、内部污染导致接触电阻增大或开路等。据统计1996年至2003年7月航天继电器质量，因多余物引起的故障67次，约占失效的60%。 目前各国PIND粒子检测，基本上是参照美国军用规范、采用进口美国的PIND仪器检测。PIND检测设备要使用一台最低频率响应为500