高可靠性元器件禁限用工艺

2017-09 摘自：可靠性技术交流

          由于高可靠元器件要经受环境严酷应力，且有长期存储和工作要求，一般用于重点工程。所以逐渐形成了不同使用部门对电子元器件的禁用和限用结构、材料和工艺要求。十分值得相关人员关注。

 一、禁用工艺

1、禁用焊接点、键合点导电胶覆盖工艺。

      导电胶会变形，会产生很大应力，拉断键合丝；

      掩盖焊接、键合点缺陷，造成隐患。

2、禁用纯锡、纯锌、纯铬材料。

      这些材料易生长晶须（无重力、真空情况尤甚），形成短路失效。锌、铬具有显著升华物理特性，形成金属膜，导致并联电阻，影响光学元件透光率。

      关于铅锡焊料问题，我们要求铅锡焊料（包括铅锡银焊料）中铅含量应大于3%，这样的情况下才不会长晶须。

3、非刚性引线禁用电镀镍。

      电镀镍性脆，弯折应力会使镀镍层脱落。

4、非密封元器件内表面禁用纯银材料。

     非密封元器件内表面采用纯银材料会形成银迁移，银迁移导致短路失效。

     银迁移性强，有些部门内层银也控制使用（特别是高温环境工作的长寿命元器件）。

5、禁用金铝、金锡直接接触结构。

     金铝之间生成金铝化合物，这种化合物性脆且高电阻率；“锡吃金”——金在锡中有较大的固溶度；

     关于“金脆”：当锡中含有金的量在（3% 至19%）会有“金脆”现象发生。当外引线镀金厚度大于2.5µm时焊装工艺要采取镀锡工艺措施。

6、无引线元器件（特别是陶瓷片式电容）禁用在无合理温度热平台的条件下进行二次手工焊接工艺。

      这种焊接会产生很大的热应力。

      案例2012年某所为xx院提供的产品批次性失效，后调查这种批次性失效就是由同一个焊盘采用了二次焊接组装工艺造成的。

7、密封空腔元器件禁用干燥剂。

      干燥剂会掩盖有害多余物；形成有害多余物。

8、禁用无表面钝化有源芯片。

      有源芯片在没有表面钝化的时候，表面会吸附有害物质，影响电参数的稳定性。如漏电流、击穿电压。

9、长储空腔密封元器件（电真空器件除外）禁用内腔真空结构。

       没有绝对的密封。“真空”意味着外部环境无法控制的气体会进入内腔。特别是对长储武器装备。

10、禁用封装后电镀工艺。

        封焊边缘微孔、盲孔吸附酸、碱等有害物质，形成腐蚀隐患。长期工作后，会产生锈蚀、漏气失效。

11、禁用长宽比不小于2的无引线表面安装陶瓷电容。（陶瓷层厚度小于20微米的陶瓷电容）。

        陶瓷电容是一片一片的，如果长宽比过于大的话，承受应力的能力会很弱。我们经历过很多这种原因的失效。

12、禁用玻璃粘接芯片和玻璃熔封。

       玻璃很脆，抗热和机械应力性能差。

13、焊装后的电路板禁用超声清洗。

       焊装后的电路板里器件的间隔丝的固有频率有可能与超声的频率相近，从而产生共振，引起器件内线断裂。这是航天X院真实发生的例子。

二、限用工艺

1、元器件制造过程限用超声清洗工艺。

      国内外大量实践证明：不适当的超声清洗会诱发或扩大被洗部件的微缺陷，特别是在连接面上。

      要求：给出超声清洗工艺条件（如频率、功率、时间等）及充分的无害试验数据。

      2011年北京某厂产品PIND试验不过关的措施。源于管壳和不合理的超声清洗工艺。

2、限用有机聚合材料。

      降解产生有害气体，应力释放；低气压或真空有机聚合材料会分解、放气、膨胀影响器件可靠性。

3、密封腔体内限用塑封元器件（部分航天工程列为禁用工艺）。

      塑封元器件释放有害气体。

4、刚性构件限用电连接压接结构（部分航天工程列为禁用结构，国外宇航禁用）。

      温度对压接结构面的接触电阻有较大影响。

5、限用倒装芯片结构（部分航天工程列为禁用工艺）。

      作为器件发展的趋势，目前为止，最大的问题是没有检验每一连接界面机械强度的手段。

6、限用梁式引线结构（部分航天工程列为禁用工艺）。

      梁式引线结构的抗机械应力性能差。

7、限用镍电极陶瓷片式电容器。

      我们对这类产品还不太熟悉，我们还没有大量的可靠性数据积累。随着技术发展，积累了大量可靠性数据之后这类产品作为限用也可能会随之取消。

8、抗辐照双极器件限用离子注入、干法刻蚀和等离子清洗工艺。

      这种工艺会产生表面微损伤，从而产生微缺陷。

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