高可靠性元器件禁用和限用結(jié)構(gòu)、材料和工藝要求

由于高可靠元器件要經(jīng)受環(huán)境嚴(yán)酷應(yīng)力，且有長(zhǎng)期存儲(chǔ)和工作要求，一般用于重點(diǎn)工程。所以逐漸形成了不同使用部門(mén)對(duì)電子元器件的禁用和限用結(jié)構(gòu)、材料和工藝要求。十分值得相關(guān)人員關(guān)注。一、禁用工藝1、禁用焊接點(diǎn)、鍵合點(diǎn)導(dǎo)電膠覆蓋工藝。導(dǎo)電膠會(huì)變形，會(huì)產(chǎn)生很大應(yīng)力，拉斷鍵合絲；掩蓋焊接、鍵合點(diǎn)缺陷，造成隱患。2、禁用純錫、純鋅、純鉻材料。這些材料易生長(zhǎng)晶須（無(wú)重力、真空情況尤甚），形成短路失效。鋅、鉻具有顯著升華物理特性，形成金屬膜，導(dǎo)致并聯(lián)電阻，影響光學(xué)元件透光率。關(guān)于鉛錫焊料問(wèn)題，我們要求鉛錫焊料（包括鉛錫銀焊料）中鉛含量應(yīng)大于3%，這樣的情況下才不會(huì)長(zhǎng)晶須。3、非剛性引線(xiàn)禁用電鍍鎳。電鍍鎳性脆，彎折應(yīng)力會(huì)使鍍鎳層脫落。4、非密封元器件內(nèi)表面禁用純銀材料。非密封元器件內(nèi)表面采用純銀材料會(huì)形成銀遷移，銀遷移導(dǎo)致短路失效。銀遷移性強(qiáng)，有些部門(mén)內(nèi)層銀也控制使用（特別是高溫環(huán)境工作的長(zhǎng)壽命元器件）5、禁用金鋁、金錫直接接觸結(jié)構(gòu)。金鋁之間生成金鋁化合物，這種化合物性脆且高電阻率；“錫吃金”——金在錫中有較大的固溶度；關(guān)于“金脆”：當(dāng)錫中含有金的量在（3% 至19%） 會(huì)有“金脆”現(xiàn)象發(fā)生。當(dāng)外引線(xiàn)鍍金厚度大于2.5μm時(shí)焊裝工藝要采取鍍錫工藝措施。6、無(wú)引線(xiàn)元器件（特別是陶瓷片式電容）禁用在無(wú)合理溫度熱平臺(tái)的條件下進(jìn)行二次手工焊接工藝。

這種焊接會(huì)產(chǎn)生很大的熱應(yīng)力。案例2012年某所為xx院提供的產(chǎn)品批次性失效，后調(diào)查這種批次性失效就是由同一個(gè)焊盤(pán)采用了二次焊接組裝工藝造成的。7、密封空腔元器件禁用干燥劑。干燥劑會(huì)掩蓋有害多余物；形成有害多余物。8、禁用無(wú)表面鈍化有源芯片。有源芯片在沒(méi)有表面鈍化的時(shí)候，表面會(huì)吸附有害物質(zhì)，影響電參數(shù)的穩(wěn)定性。如漏電流、擊穿電壓。9、長(zhǎng)儲(chǔ)空腔密封元器件（電真空器件除外）禁用內(nèi)腔真空結(jié)構(gòu)。沒(méi)有絕對(duì)的密封。“真空”意味著外部環(huán)境無(wú)法控制的氣體會(huì)進(jìn)入內(nèi)腔。特別是對(duì)長(zhǎng)儲(chǔ)武器裝備。10、禁用封裝后電鍍工藝。封焊邊緣微孔、盲孔吸附酸、堿等有害物質(zhì)，形成腐蝕隱患。長(zhǎng)期工作后，會(huì)產(chǎn)生銹蝕、漏氣失效。11、禁用長(zhǎng)寬比不小于2的無(wú)引線(xiàn)表面安裝陶瓷電容。（陶瓷層厚度小于20微米的陶瓷電容）。陶瓷電容是一片一片的，如果長(zhǎng)寬比過(guò)于大的話(huà)，承受應(yīng)力的能力會(huì)很弱。我們經(jīng)歷過(guò)很多這種原因的失效。12、禁用玻璃粘接芯片和玻璃熔封。玻璃很脆，抗熱和機(jī)械應(yīng)力性能差。13、焊裝后的電路板禁用超聲清洗。焊裝后的電路板里器件的間隔絲的固有頻率有可能與超聲的頻率相近，從而產(chǎn)生共振，引起器件內(nèi)線(xiàn)斷裂。這是航天X院真實(shí)發(fā)生的例子。二、限用工藝1、元器件制造過(guò)程限用超聲清洗工藝。國(guó)內(nèi)外大量實(shí)踐證明：不適當(dāng)?shù)某暻逑磿?huì)誘發(fā)或擴(kuò)大被洗部件的微缺陷，特別是在連接面上。要求：給出超聲清洗工藝條件（如頻率、功率、時(shí)間等）及充分的無(wú)害試驗(yàn)數(shù)據(jù)。2011年北京某廠產(chǎn)品PIND試驗(yàn)不過(guò)關(guān)的措施。源于管殼和不合理的超聲清洗工藝。2、限用有機(jī)聚合材料。降解產(chǎn)生有害氣體，應(yīng)力釋放；低氣壓或真空有機(jī)聚合材料會(huì)分解、放氣、膨脹影響器件可靠性。3、密封腔體內(nèi)限用塑封元器件（部分航天工程列為禁用工藝）。塑封元器件釋放有害氣體。4、剛性構(gòu)件限用電連接壓接結(jié)構(gòu)（部分航天工程列為禁用結(jié)構(gòu)，國(guó)外宇航禁用）。溫度對(duì)壓接結(jié)構(gòu)面的接觸電阻有較大影響。5、限用倒裝芯片結(jié)構(gòu)（部分航天工程列為禁用工藝）。作為器件發(fā)展的趨勢(shì)，目前為止，最大的問(wèn)題是沒(méi)有檢驗(yàn)每一連接界面機(jī)械強(qiáng)度的手段。6、限用梁式引線(xiàn)結(jié)構(gòu)（部分航天工程列為禁用工藝）。梁式引線(xiàn)結(jié)構(gòu)的抗機(jī)械應(yīng)力性能差。7、限用鎳電極陶瓷片式電容器。我們對(duì)這類(lèi)產(chǎn)品還不太熟悉，我們還沒(méi)有大量的可靠性數(shù)據(jù)積累。隨著技術(shù)發(fā)展，積累了大量可靠性數(shù)據(jù)之后這類(lèi)產(chǎn)品作為限用也可能會(huì)隨之取消。8、抗輻照雙極器件限用離子注入、干法刻蝕和等離子清洗工藝。這種工藝會(huì)產(chǎn)生表面微損傷，從而產(chǎn)生微缺陷。

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