電子元器件可靠性

1元器件選用----易產(chǎn)生可靠性問題的部件1對(duì)外界應(yīng)力敏感的器件CMOS電路，對(duì)靜電、浪涌敏感小信號(hào)放大器，對(duì)電壓、噪聲、干擾敏感塑封器件，對(duì)濕氣、熱沖擊、溫循敏感2任務(wù)應(yīng)力接近電路最大應(yīng)力的器件功率器件：功率接近極限值高壓器件：電壓接近極限值電源電路：電壓和電流接近極限值高頻器件：頻率接近極限值超大規(guī)模芯片：功耗接近極限值3頻率與功率都大的器件時(shí)鐘輸出電路：在整個(gè)電路中頻率最高，且要驅(qū)動(dòng)幾乎一切數(shù)字電路模塊總線控制與驅(qū)動(dòng)電路：驅(qū)動(dòng)才干強(qiáng)，頻率高無線收發(fā)電路中的發(fā)射機(jī)：功率和頻率接近極限值選用元器件要思索的要素1.電特性：元器件除了滿足配備功能要求之外，要能經(jīng)受最大施加的電應(yīng)力2.任務(wù)溫度范圍：器件的額定任務(wù)溫度范圍應(yīng)等于或?qū)捰谒?jīng)受的任務(wù)溫度范圍3.工藝質(zhì)量與可制造性：元器件工藝成熟且穩(wěn)定可控，廢品率應(yīng)高于規(guī)定值，封裝應(yīng)能與設(shè)備組裝工藝條件相容4.穩(wěn)定性：在溫度、濕度、頻率、老化等變化的情況下，參數(shù)變化在允許的范圍內(nèi)5.壽命：任務(wù)壽命或儲(chǔ)存壽命應(yīng)不短于運(yùn)用它們的設(shè)備的估計(jì)壽命6.環(huán)境順應(yīng)性：應(yīng)能良好地任務(wù)于各種運(yùn)用環(huán)境，特別是如潮熱、鹽霧、沙塵、酸雨、霉菌、輻射、高海拔等特殊環(huán)境7.失效方式：對(duì)元器件的典型失效方式和失效機(jī)理應(yīng)有充分了解8.可維修性：應(yīng)思索安裝、裝配、改換能否方便以及所需求的工具和熟練等級(jí)9.可用性：供貨商多于1個(gè)，供貨周期滿足設(shè)備制造方案進(jìn)度，能保證元器件失效時(shí)的及時(shí)改換要求等10.本錢：在能同時(shí)滿足所要求的性能、壽命和環(huán)境制約條件下，思索采用性價(jià)比高的元器件2種類型號(hào)的優(yōu)先選用規(guī)那么1優(yōu)先選用規(guī)范的、通用的、系列化的元器件，慎重選用新種類和非規(guī)范器件，最大限制地緊縮元器件的種類規(guī)格和承制單位的數(shù)量2優(yōu)先選用列入引薦目錄〔合格產(chǎn)品清單QPL、引薦產(chǎn)品清單PPL、合格制造商清單QML等〕中的元器件3優(yōu)先選用器件制造技術(shù)成熟的產(chǎn)品，選用能長(zhǎng)期、延續(xù)、穩(wěn)定、大批量供貨且廢品率高的定點(diǎn)供貨單位4優(yōu)先選用能提供完善的工藝控制數(shù)據(jù)、可靠性運(yùn)用指南或運(yùn)用規(guī)范的廠家產(chǎn)品5在質(zhì)量等級(jí)相當(dāng)?shù)那疤嵯拢瑑?yōu)先選用集成度高的器件，少選用分立器件3電阻器1溫度系數(shù)-------溫度系數(shù)的定義每變化單位溫度時(shí)阻值的變化比例單位為ppm/℃〔10-6/℃每攝氏度百萬分之一〕2額定功率額定功率與可靠性的關(guān)系耗散功率越大，電阻的溫升越大，電阻〔及其周邊元件〕的壽命越短，阻值漂移也越大耗散功率的計(jì)算要思索電路中能夠出現(xiàn)的最壞情況。電阻的實(shí)踐耗費(fèi)功率最好控制在它的額定功率的一半，以提高其可靠性3固有噪聲碳膜電阻內(nèi)部構(gòu)造不延續(xù)性大，是固有噪聲最大的電阻線繞電阻內(nèi)部為體金屬，不延續(xù)性很小，是固有噪聲最小的電阻金屬膜電阻的固有噪聲介于碳膜電阻和線繞電阻之間固有噪聲大的電阻不宜用于微弱信號(hào)放大、高增益精細(xì)等電路中4常用貼片電阻的比較1薄膜電阻的精度高〔優(yōu)于1%〕，頻率特性好，固有噪聲低，但價(jià)錢高，耐濕性和耐腐蝕性差，對(duì)靜電更敏感2厚膜電阻的精度低〔1%，5%〕，高頻特性較差，固有噪聲較大，但可靠性相對(duì)較高電阻器的可靠性問題1獨(dú)有的失效方式：滑動(dòng)電極因摩擦、氧化、污染、機(jī)械振動(dòng)或者電化學(xué)腐蝕等原因，導(dǎo)致接觸不良或開路2旋轉(zhuǎn)壽命有限：電位器普通為數(shù)百次至數(shù)十萬次，半固定電阻器為數(shù)次至數(shù)百次，由于所用電阻資料的耐磨性有限3具有動(dòng)噪聲：除了電阻本身的熱噪聲和過剩噪聲之外，具有顯著的滑動(dòng)片動(dòng)噪聲4四極元件：額定電壓除了要思索端子之間的耐壓外，還要思索端子和金屬轉(zhuǎn)軸之間的耐壓5電容器1額定電壓電容器的額定電壓是指在額定溫度與最小任務(wù)溫度之間的任一溫度下，可延續(xù)施加在電容器上的最大直流電壓，或者最大交流電壓的有效值，或者浪涌脈沖電壓的峰值電容器的額定交流電壓通常低于額定直流電壓，但能耐受的瞬態(tài)浪涌電壓遠(yuǎn)大于其直流耐壓〔通常在2.5倍以上〕2容量穩(wěn)定性電容器的容量會(huì)隨任務(wù)電壓、溫度、頻率和老化時(shí)間而變化，其變化程度比電阻器更猛烈，而且不同類型的電容器能夠表現(xiàn)出完全不同的變化規(guī)律3高頻寄生參數(shù)：ESR,ESL4漏電流走漏電流是在給定的額定電壓下流過電容的直流電流值走漏電流與電容量以及所加直流電壓成正比，可表示為ILEAK=kCVDC5功耗6任務(wù)頻率范圍：高頻寄生參數(shù)的存在限制了電容器的運(yùn)用頻率范圍6陶瓷電容器的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)容量范圍大：10pF~1uF寄生電感低：由于采用多層介質(zhì)疊加構(gòu)造〔而非如鋁電解電容器那樣的卷繞構(gòu)造〕，寄生電感和ESR都非常低，特別適用于高頻濾波體積?。哼m宜片式和外表貼裝運(yùn)用可靠性高：容值穩(wěn)定性好，耐高溫，耐潮濕平安性高：電容擊穿時(shí)，不熄滅，不爆炸缺陷任務(wù)電壓較低，通?！?3V大容量依然無法實(shí)現(xiàn)機(jī)械強(qiáng)度低，易碎易裂7其它電容器的特點(diǎn)有機(jī)介質(zhì)電容容量范圍大，絕緣電阻高，任務(wù)電壓高，溫度范圍寬，但化學(xué)穩(wěn)定性差，易老化聚酯膜電容：溫度系數(shù)小，介質(zhì)損耗較大且明顯地隨溫度和任務(wù)頻率變化聚碳酸酯電容：溫度系數(shù)小，介質(zhì)損耗低，耐熱性好聚丙烯和聚苯乙烯電容：介質(zhì)損耗極低，溫度系數(shù)為負(fù)且不低，耐熱性差金屬化紙介電容：溫升小，過功率才干強(qiáng)，與塑料相比，不易自燃，但易吸潮云母電容穩(wěn)定性好，分布電感小，精度高，損耗低，絕緣電阻大，溫度特性和頻率特性好容量范圍5～5100pF，任務(wù)電壓50V～7kV造價(jià)高、體積/容量比大，適宜用于高電壓、大功率場(chǎng)所玻璃釉電容介電系數(shù)高，體積小，損耗低，穩(wěn)定性好，漏電流低，能在較高溫度下任務(wù)，耐潮濕性較好，造價(jià)貴，適宜用于電子儀器8固體鉭電解電容根本構(gòu)造：固體二氧化錳作為電介質(zhì)，燒結(jié)的鉭塊作為陽極優(yōu)點(diǎn)〔與鋁電解電容器相比〕溫度范圍寬：可達(dá)-55℃～125℃漏電流?。?lt;0.01CV[uA]，可與質(zhì)量最好的鋁電解電容相比損耗因數(shù)低：0.04~0.1，約比鋁電解電容好兩倍溫度系數(shù)低：電容值在任務(wù)溫度范圍內(nèi)的變化±3～±15％有能夠反極性運(yùn)用：在某些任務(wù)電壓范圍內(nèi)體積小：可以做成片狀電容壽命長(zhǎng)：經(jīng)常作為軍事用途缺陷〔與鋁電解電容器相比〕價(jià)錢高：由于鉭屬于稀有金屬對(duì)脈動(dòng)電流的接受力差短路失效方式的概率較大9封裝資料的比較塑料封裝優(yōu)點(diǎn)：本錢低〔約為陶瓷封裝的55％〕，分量輕〔約為陶瓷封裝的1/2〕，管腳數(shù)多缺陷：氣密性差，吸潮，不易散熱，易老化，對(duì)靜電敏感適用性：大多數(shù)半導(dǎo)體分立器件與集成電路常規(guī)產(chǎn)品陶瓷封裝優(yōu)點(diǎn)：氣密性好，散熱才干強(qiáng)〔熱導(dǎo)率高〕，接受功率大，布線密度高缺陷：本錢高適用性：航空、航天、軍事等高端市場(chǎng)金屬封裝優(yōu)點(diǎn)：氣密性好，散熱才干強(qiáng)，具有電磁屏蔽才干缺陷：本錢高，管腳數(shù)有限適用性：小規(guī)模高可靠器件10塑封的可靠性問題吸潮性問題塑料封裝所采用環(huán)氧樹脂資料本身具有吸潮性，濕氣容易在其外表吸附水汽會(huì)引起塑封資料本身的蠕變，如入侵到芯片內(nèi)部，那么會(huì)導(dǎo)致腐蝕以及外表沾污氣密性問題塑料管殼與金屬引線框架、半導(dǎo)體芯片等資料的熱膨脹系數(shù)的差別要大得多(與陶瓷及金屬管殼相比)→溫度變化時(shí)會(huì)在資料界面產(chǎn)生相當(dāng)大的機(jī)械應(yīng)力→界面處產(chǎn)生縫隙→導(dǎo)致氣密性劣化水汽在縫隙處聚集→溫度上升時(shí)迅速汽化而膨脹→界面應(yīng)力進(jìn)一步加大→有能夠使塑封體爆裂〔“爆米花〞效應(yīng)〕PCB回流焊時(shí)溫度可在5～40s內(nèi)上升到205～250°C，上升梯度到達(dá)1°C～2°C，容易產(chǎn)生上述效應(yīng)溫度順應(yīng)性問題塑封資料的玻璃化轉(zhuǎn)換溫度為130～160°C，超越此溫度后塑封資料會(huì)軟化，對(duì)氣密性也有不利引線商用塑封器件的溫度范圍普通為0～70°C、-40~85°C、－40～125°C11空置管腳的處置未運(yùn)用的輸入端〔尤其是鎖存器/觸發(fā)器的輸入端〕不宜懸空，更不能接