航天电子元器件环境应力筛选探究

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1、航天电子元器件环境应力筛选探究摘要：环境应力筛选是电子产品使用最广、最有效的 一种可靠性试验方法。本文探讨了某航天电子元器件在环境 应力筛选过程中存在的主要问题及其解决方法。包括环境应 力筛选的实施原则，筛选项目的确定，失效元器件分析情况 及失效元器件的处理等问题。关键词：电子元器件 环境应力筛选 探究1 引言所谓环境应力筛选，是指在产品出厂前后或电装前后， 人为地将环境应力加载到电子元器件（或相关组件）上，从 而让产品可能存在的潜在缺陷在特定的条件下加速发展成 为早期故障，进而可以采取措施剃除有潜在缺陷的产品，最 终使所使用的产品能够达到或者接近于设计要求的固有可 靠性水平。目前航天电子元器

2、件分为一次筛选和二次筛选， 电子元器件生产厂家出厂前进行的筛选称为一次筛选，电子 原器件使用单位根据使用的需要进行的再次筛选称为二次 筛选。本文所指的环境应力筛选为二次筛选。由于航天元器 件要求安全性都比较高，因此电子元器件在装机前应 100% 进行环境应力筛选，合格后才允许装机使用。2 环境应力筛选的一般要求准备进行环境应力筛选的元器件必须符合定货合同的 要求，首先应有生产厂家的合格证，元器件应符有明细清单， 写明元器件名称、型号规格、数量、生产厂、生产年月、质 量等级、静电标志等。防静电电子器件在进行环境应力筛选时，为避免电子元 器件受到损伤，试验和测试用的仪器设备必须良好地接地， 操作过

3、程、元器件传递、包装、存放等环节应采取有效的防 静电措施。对于暂时没有规定二次筛选的项目及要求的元器 件一般可由选用单位通过下厂监制和验收检测来保证其可 靠性。环境应力筛选合格的电子元器件应加注已检标志，存 放在专门指定的地点，应与环境应力筛选不合格的电子元器 件和未经环境应力筛选的电子元器件严格分开存放。3 环境应力筛选的实施原则不同种类的电子元器件其筛选项目不尽相同，航天电子 元器件环境应力筛选规范主要给出了包括半导体分立器件、 集成电路、电阻器、电容器、继电器和晶体振荡器等几类元 器件的筛选详细要求，现列举半导体分立器件中三极管二次 筛选项目和程序如下表 1所示3.1 筛选项目的说明按

4、GJB128A 97 方法 2072 进行外观检查。引线不应有 裂纹、明显压伤、划伤、机械损伤或断腿现象，金属表面不 应有绝缘层脱落、锈蚀等。常温初测需在常温下按产品的详细规范或使用单位提 出的特殊电参数要求来检测半导体三极管的电参数。半导体三极管按GJB128 1031方法进行高温贮存试验， 金属封装一般取+150C。半导体三极管按GJB128A 1051方法进行温度冲击试验, 一般取低温-55 C，高温+125 Co对于无空腔的半导体三极管不做颗粒碰撞噪声检测，对 于有空腔的半导体三极管按照GJB128A 2052方法进行试验。恒加速度按 GJB548A-2003A 方法进行试验，恒加速度

5、的 大小取决于三极管功率的大小，功率大于 10W 的三极管，恒 加速度为10000g,功率小于10W的三极管，恒加速度为20000g。三极管的功率老炼项目所加应力有电应力和温度应力，老炼时间一般为48小时。高温反偏是在一定的高温下如 +125C,对三极管c、b两极施加0.750.8BVcbo反向电压。对于无空腔的半导体三极管不做密封检验，有腔体的三 极管密封检验应先做细检漏，再做粗检漏，不能以细检漏替 代粗检漏。试验方法为GJB128A 1071方法3.2 不合格品处理办法1）二筛 PDA 要求：W10%。2）高温反偏和电老炼二筛的淘汰率为W 50%。3）对二筛不合格品必须进行失效分析和二筛处

6、理，剔除 有批次性质量问题的元器件。3.3 其他种类元器件的筛选对于半导体集成电路、电阻器、电容器、继电器和晶体 振荡器等元器件，根据它们固有的特性制定不同的补充筛选 项目和筛选技术条件。4、筛选情况以航天某型号为例，该航天型号在天正常运行四年多， 元器件补充筛选总数为 129423 只，合格129078只，不合格 345 只（不含整批不合格退货产品），淘汰率为 0.27%；其中 国产元器件 114872 只，合格114624 只，不合格248只，淘 汰率为 0.22%；进口元器件总数 14551 只，合格 14454 只， 不合格 97 只，淘汰率为 0.67%。（1）电阻器补充筛选情况电阻

7、器皆为国产元件，其二筛总数为 90793 只，合格90784只，淘汰9只，二筛淘汰率为0.01%，（2）电容器补充筛选情况电容器二筛总数为24093只，合格23985只，不合格数 为108只，二筛淘汰率为0.45%。其中国产电容器二筛总数 为 14806 只，合格 14713 只，不合格 89 只，淘汰率为 0.6% ； 失效等级 5 级以上的进口电容器二筛总数为 9287 只，合格 9272 只，不合格 15 只，淘汰率 0.16%，独石电容二筛淘汰 率最高，XX厂生产的独石电容器，有21批次3529只电容 器因二筛后容量超差造成二筛PDA10%指标而整批不合格 退货。(3) 继电器补充筛选

8、情况继电器二筛总数为 539 只，合格 501 只，不合格数为 38 只，二筛淘汰率为7.05%。其中国产继电器二筛总数为 519 只，合格481 只，不合格38只，淘汰率为7.32%。进口继电 器二筛总数为 20 只，合格 20 只。(4) 晶体补充筛选情况晶体二筛总数68只，合格 68只，不合格数为0 只，二 筛淘汰率为 0%。其中国产晶体二筛总数为 39 只，合格 39 只，不合格 0 只，淘汰率为0%；进口晶体29 只，全部合格。(5) 二极管补充筛选情况二极管二筛总数为 4798只，合格4789 只，不合格数为9 只，总淘汰率为 0.19%。其中国产二极管二筛总数为 4397 只，合

9、格4389 只，不合格8只，淘汰率为0.18%；进口二极 管二筛数为401只，合格400只，不合格1只，淘汰率为0.25%。(6) 三极管补充筛选情况三极管二筛总数 2473 只，合格 2396只，不合格数为 77 只，二筛淘汰率为3.11%。其中国产三极管二筛总数为 2196 只，合格2121只，不合格75 只，淘汰率为3.4%；进口三极 管二筛总数为277只，合格275只，不合格2只，淘汰率0.72%。(7) 集成电路补充筛选情况电路二筛总数 6659 只，合格 6555 只，不合格数为 104 只，二筛淘汰率为 1.56%。其中国产器件二筛总数为 2122只， 合格 2097 只，不合格

10、 25 只，淘汰率为 1.18%；进口器件二 筛总数为4537只，合格4458只，不合格79只，淘汰率1.74%。(8) 元器件补充筛选批次性不合格整批退货的共有 33 批，计3901只。其中国产元器件有 31批，计3834只；进 口器件2批，计 67只。5、失效分析及失效元器件处理 元器件质量问题的处理情况 对二筛失效的元器件进行了失效分析。归零处理。此航 天型号在电装、调试、试验等各个阶段发生元器件失效问题 共 11 起，在 11 起元器件问题中， 3 起为使用和操作问题， 占 27.3% ； 8 起属于元器件固有缺陷占 72.7%。8 起元器件固有缺陷问题中： 分立器件2例，占元器件固有

11、缺陷问题的 25%；DC/DC、电源滤波器各1例，占元器件固有缺陷问题的25%；晶振1例，占元器件固有缺陷问题的 12.5%； 独石电容器1例，占元器件固有缺陷问题的 12.5%；继电器2例，占元器件固有缺陷问题的 25%。1) 某所在数传发射机上使用的稳压二极管 BWC104E， 有1只在+45C整机老炼后失效，正反向电阻相同。经失效 分析该器件电性能退化为器件台面制造过程中存在缺陷，经 不起长时间使用而造成，从该批器件使用情况看，可作为非 批次性质量问题处理。处理：用同批次器件更换，补做相应环境试验，补120h 高温电老练。2) xx厂生产的WJ3022检波管1只，在+45C整机工作时 功

12、能失效。经失效该器件芯片有源区有微裂纹，芯片与金带 黏结不良，长期工作产生的应力造成微裂纹缺陷扩大，使器 件漏电流增加，器件失效，为非批次性质量问题。处理：更换新合格的器件以后，通过各项试验后未见异 常。3) 用于陀螺子系统的DC/DC MTR2815DF，在单机调试时 器件 4 只失效。经失效分析为内装肖特基二极管质量缺陷造 成，属批次性的器件内在质量缺陷问题。更换肖特基二极管 货源，加强质量跟踪，并提供了重新生产的该品种产品。处理：批次性更换 DC/DC。4) 用于三轴磁强计上的DC/DC FMSA-461，1只，在整机 进行随机振动试验时，当做完X、Z方向振动（4分钟）、y 方向振动进行

13、到 2分钟时，产品无输出，整机开盖检查，该 器件引脚均断裂。经失效分析该器件引脚断裂，为引脚经其 根部内在的化学元素腐蚀后，经不住振动应力作用造成，属 批次性的器件内在质量缺陷问题。处理：批次性更换，重做试验。5）用于侦察分系统的 10Mz 晶振 1 只，在高、低温冲击 试验后晶振频率精度超差。经分析该元件温度冲击试验产生 的热应力引起 510热敏电阻电极金属化层裂脱造成阻值增大 导致晶振精度超差。处理：更换好的器件；检查其他分机工作情况、将信息 反馈生产厂。6）用于陀螺子系统上的独石瓷介电容器CT4L -100V-4700PF。在整机调试时发现该批次1支电容器外 包封材料起皮翘起。经失效分析

14、该元件受到外界热冲击，在 焊锡较多外包封相对较薄部位，焊锡膨胀导致外包封材料起 皮翘起，且形成焊锡突出物，属元件质量缺陷。使用单位共 装机使用36支，仅发生1例失效。因此该失效不属批次性。处理：用同批次元件更换。7）用于配电器上的4JRB/W28B磁保持继电器，在室温 下对单机复测时发现该继电器第 13#引出杆与外壳间绝缘电 阻下降为1MQ左右。同质量问题，此案在此型号上属第2 例。经开帽分析，继电器引出杆与壳体绝缘电阻下降，为内 腔微细丝状多余物造成。处理：更换此批产品 1只，工作正常。6. 小结失效分析案例表明，电子元器件经一次筛选和二次筛选 合格，还不能保证所有有质量缺陷的元器件都予以剔除，这 些缺陷还可能在元器件的使用过程中暴露，元器件装机后在 单板或整机上所做的各种应力试验（或应力筛选）也可以有 效地剔除二次筛选中未被剔除的有内在质量缺陷的产品。元 器件经一次筛选、二次筛选和使用过程中各种应力筛选，有 内在质量缺陷的产品基本上可以都被剔除，保证了所用元器 件的可靠性参考文献：1机载电子元器件环境应力筛选2GJB128A-97 半导体分立器件试验方法3GJB548A-2003 试验方法口