國產(chǎn)元器件可靠性的保證技術(shù)

本文來源于可靠性技術(shù)交流

一、概述

電子產(chǎn)品是由許多電子元器件組成，而數(shù)臺電子設(shè)備組成系統(tǒng)。系統(tǒng)和設(shè)備使用中一臺元器件失效就可以造成整臺設(shè)備或者是系統(tǒng)無法正常運行，尤其是對一些大型設(shè)備及系統(tǒng)來說這個問題有可能是致命的。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和進步，元器件國產(chǎn)化占比隨之增高。然而國產(chǎn)元器件在工程應(yīng)用中也暴露出諸多問題，特別是在元器件的質(zhì)量問題及可靠性方面，電子元器件的可靠性是其最基礎(chǔ)和核心的標準，對于電子設(shè)備產(chǎn)品質(zhì)量有直接影響。因此，對國產(chǎn)元器件可靠性保證技術(shù)進行研究具有重要意義。

二、國產(chǎn)元器件的可靠性保證內(nèi)容

對于國產(chǎn)元器件的可靠性保證內(nèi)容而言，其往往包含以下內(nèi)容：國家就元器件生產(chǎn)線、產(chǎn)品質(zhì)量與其可靠性的對應(yīng)認證以及評價；用戶重點就元器件供應(yīng)方做出評價，就產(chǎn)品做出評價與認定，就管理技術(shù)標準實施選擇及其制定，重點就元器件的全過程進行管理和控制，具體包括選用采購、監(jiān)制驗收、到貨檢驗、補充篩選、特殊試驗、運輸倉儲以及信息管理等。

1、元器件本身質(zhì)量和可靠性認證

元器件本身質(zhì)量及可靠性認證主要是指元器件的設(shè)計與其生產(chǎn)環(huán)節(jié)，也有生產(chǎn)線的生產(chǎn)流程、制造技術(shù)、管理技術(shù)這些對元器件自身質(zhì)量可靠性存在一些影響。國產(chǎn)元器件通過總裝元器件認定委員會對生產(chǎn)線及產(chǎn)品認證和鑒定進行相關(guān)可靠性水平的認定工作。利用對產(chǎn)品、生產(chǎn)線實施認定，讓它列入總裝合格產(chǎn)品目錄（QPL）/合格供應(yīng)商名錄。一般而言，元器件的采購規(guī)范與其采購技術(shù)條件中有對其質(zhì)量和可靠性的相關(guān)要求。

2、元器件本身可靠性的保證措施

用戶方能夠利用監(jiān)制驗收、補充篩選、破壞性物理分析（DPA）等質(zhì)量保證措施，對不合格的產(chǎn)品或者是存在質(zhì)量缺陷的產(chǎn)品進行檢驗并剔除。我們要認清國產(chǎn)元器件無論是在設(shè)計、質(zhì)量還是可靠性水平方面，都和國外發(fā)達國家元器件相關(guān)技術(shù)有所差距，因此，對國產(chǎn)元器件進行監(jiān)制驗收及補充篩選，和國外標準和條件相比要嚴格得多。比如，美國標準中無需下廠監(jiān)制，然而國產(chǎn)元器件生產(chǎn)要利用監(jiān)制驗收、補充篩選等措施對元器件本身質(zhì)量及可靠性水平進行判斷。

3、元器件的使用可靠性

元器件在使用過程中有一個重要標準，就是元器件裝機失效率，具體是指元器件使用可靠性的程度。用戶可以利用元器件選用控制、靜電防護、降額使用這些措施促進使用可靠性的提升。

三、國產(chǎn)元器件可靠性出現(xiàn)的若干問題

通常而言，國產(chǎn)元器件的整體工藝技術(shù)及其可靠性保證技術(shù)水平不斷增強，但是和外國超級的技術(shù)對比，依然存在差距，通常表現(xiàn)在質(zhì)量不牢固、技術(shù)不先進、管理不合理這些方面，有時也產(chǎn)生批次性問題。另外一些生產(chǎn)企業(yè)也出現(xiàn)設(shè)備硬件條件問題，直接限制產(chǎn)品質(zhì)量的提高，具體而言包括部分設(shè)備落后、陳舊老化、設(shè)備能力有限、缺乏生產(chǎn)紀律、環(huán)境亂等問題。總體來說，元器件本身質(zhì)量與可靠性問題出現(xiàn)的原因主要有如下兩項：

1、生產(chǎn)廠

（1）沒有可靠的基礎(chǔ)工藝。大功率器件芯片燒結(jié)工藝這一層面；用戶補充篩選中出現(xiàn)批次性質(zhì)量問題，導(dǎo)致整批產(chǎn)品沒有辦法合理利用；

（2）外購零件沒有高的工藝技術(shù)、質(zhì)量控制不達標，常見的有外購管殼產(chǎn)生的質(zhì)量問題、電路產(chǎn)生銹蝕的問題；

（3）生產(chǎn)過程控制不按照標準進行，導(dǎo)致數(shù)據(jù)參數(shù)不一致，比如一些元器件參數(shù)上說得過去，但是離散性不好；

（4）進行元器件技術(shù)狀態(tài)控制的時候產(chǎn)生缺陷，生產(chǎn)的產(chǎn)品規(guī)格狀態(tài)不符合用戶的具體要求；

（5）元器件例行試驗管理方面，一些試驗的量級因為條件約束，最終滿足不了對應(yīng)的標準；

（6）包裝運輸問題，比如針對靜電敏感元器件，沒有配備靜電防護包裝及標識；

（7）元器件生產(chǎn)文件資料管理問題，主要有數(shù)據(jù)記錄不達標、不完整。

2、元器件質(zhì)量及可靠性保證

元器件的基礎(chǔ)質(zhì)量等級沒有辦法達到高等級元器件的質(zhì)量標準，以上問題經(jīng)常見到，依然需要用戶補充進項目。大部分附加質(zhì)量確保工作以后便能利用；多數(shù)種類的元器件質(zhì)量等級、標準與外國先進水平相比還存在較大差距。例如：國內(nèi)外基礎(chǔ)水平的不同，當今航天用國產(chǎn)集成電路最高技術(shù)條件沒有滿足宇航級要求。為讓航天型號應(yīng)用的穩(wěn)定可靠性增強，客戶進行一系列保證工作，其中就包括元器件質(zhì)量及可靠性保證工作，往往包含監(jiān)制驗收以及補充篩選這些過程，但是就宇航級元器件的要求來說還遠遠不夠。一方面是設(shè)備條件有限，一些項目無法實施，比如晶片批接收檢驗、ESD試驗、內(nèi)部水汽含量檢測等情況。

四、解決對策

1、加強設(shè)計師的責(zé)任心

可靠性保證技術(shù)的重視程度也說明對設(shè)計師的要求也隨之提升，要加強設(shè)計師的責(zé)任心。具體而言，要做好以下兩個方面：（1）設(shè)計師要熟悉和了解元器件，要對選用的元器件的特性、結(jié)構(gòu)、質(zhì)量等級、失效模式、極限應(yīng)力、注意事項以及防護措施等了如指掌；（2）設(shè)計師要熟悉和了解使用環(huán)境，對元器件的應(yīng)用情況有一定了解，比如元器件在使用過程中有可能遇到機電、熱、輻射等環(huán)境，會對元器件的可靠性產(chǎn)生重要影響。

2、元器件的選用和使用方面

（1）元器件在型號方案的論證環(huán)節(jié)，要把元器件的選擇進行詳細分析和論證，對元器件的型號、種類、質(zhì)量等級進行評審和確認；（2）元器件進行初步設(shè)計的時候，應(yīng)實施應(yīng)力-強度分析，還有實施失效模式分析；（3）元器件進行工程研制的時候，要實施瞬態(tài)分析、容差分析以及微環(huán)境分析，也要實施線路仿真，要定出極限狀態(tài)。

3、促使元器件的可靠性保證技術(shù)水平的增強

（1）合理制定元器件的標準，主要有制定選用目錄、超目錄審批環(huán)節(jié)、采購規(guī)范流程、驗收及補充篩選方法、評審辦法、失效元器件分析；（2）落實責(zé)任制度，每一個單位、每一個型號都要對其使用可靠性負責(zé)，配備研究、試驗以及分析的技術(shù)支撐單位；（3）總體部門要制作一致要求，監(jiān)督其正常實施；（4）建立工作記錄及失效歷史數(shù)據(jù)系統(tǒng)。

4、總結(jié)經(jīng)驗、進行數(shù)據(jù)分析

最終就是總結(jié)經(jīng)驗、分析數(shù)據(jù)，要上報到所有部門，讓其進行改進，以便促進可靠性保證技術(shù)水平的提高。

五、結(jié)語

總而言之，為了促進國產(chǎn)元器件的原本質(zhì)量及可靠性保證技術(shù)水平的提高，要重視國產(chǎn)元器件的可靠性保證技術(shù)，加強設(shè)計師的責(zé)任心，從元器件的選用和使用方面著手，提高元器件的可靠性保證技術(shù)水平，并總結(jié)經(jīng)驗、分析數(shù)據(jù)，從而確保國產(chǎn)元器件可靠性保證技術(shù)水平的提升。

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