CN112857675B - 一种改标的密封元器件可靠性评价方法 - Google Patents

一种改标的密封元器件可靠性评价方法 Download PDF

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Abstract

本申请的一个实施例公开了一种改标的密封元器件可靠性评价方法，该方法包括：S10、对待测元器件进行质量一致性检验，剔除不合格元器件，其中，所述待测元器件数量为N，所述不合格元器件的数量为M；S20、判断质量一致性检验的PDA值是否小于30％，若是，执行S30；若否，检验合格的器件不可用，不再进行可靠性评价试验，其中，所述PDA＝M/N；S30、检验合格的元器件进行可靠性评价试验，按照预定标准评价可靠性。本申请所述技术方案可以对改标过程是否对密封器件的封装、引脚、键合和芯片造成损伤进行评价，获得该类器件的质量一致性和可靠性结论，为用户决策提供支撑。

Description

一种改标的密封元器件可靠性评价方法
技术领域
本申请涉及军用元器件可靠性分析技术领域。更具体地，涉及一种改标的密封元器件可靠性评价方法。
背景技术
电子元器件作为装备的核心和基础，其质量的高低直接影响着装备系统的可靠性。与国外相比，我国的元器件设计、生产和工艺水平方面还存在一定的差距，导致DSP、FPGA等高端核心元器件仍严重依赖于国外进口。由于军用装备对质量一致性和稳定性的高要求，一般要求采购采购相同型号的元器件时，其生产批次也相同。然而，进口元器件受停产、断档、禁运等因素影响，很难采购到较大数量的同型号同批次器件。在巨大的经济利益驱动下，部分供应商会利用更改元器件外观标识的方法，把相同型号不同生产批次的元器件改成相同批次的(如图1所示)，然后供货给军用装备研制单位。
对于密封器件，更改外观标识的程序一般是先把原厂的标识打磨掉，然后对打磨过的表面进行喷漆涂覆，再喷印新的标识，最后修整清洗。在这过程中，可能会造成元器件外部封装缺损或开裂、引脚损伤、密封区损伤、键合和芯片损伤等危害，影响元器件的可靠性。目前针对改标的元器件，用户方特别是军用装备研制方，直接要求禁止使用且必须让供应商进行退货，但由于部分进口元器件可获得性很难，因此对于这类改标的元器件可以通过进行一系列可靠性试验，评价其质量一致性和可靠性，从而为用户的决策提供参考依据。
发明内容
本申请提供了一种改标的密封元器件可靠性评价方法来解决以上背景技术部分提到的问题中的至少一个。
为达到上述目的，本申请采用下述技术方案：
本申请提供一种改标的密封元器件可靠性评价方法，该方法包括：
S10、对待测元器件进行质量一致性检验，剔除不合格元器件，其中，所述待测元器件数量为N，所述不合格元器件的数量为M；
S20、判断质量一致性检验的PDA值是否小于30％，若是，执行S30；若否，检验合格的器件不可用，不再进行可靠性评价试验，其中，所述PDA＝M/N；
S30、检验合格的元器件进行可靠性评价试验，按照预定标准评价可靠性。
在一个具体实施例中，所述S10包括：
S100、外观检查，用于检查所述待测元器件外观是否符合第一预定不合格标准，若是，剔除第一不合格元器件；若否，执行S102；
S102、X射线检查，用于检查剩余外观检查合格的元器件是否符合第二预定不合格标准，若是，剔除第二不合格元器件；若否，执行S104；
S104、电测试，用于验证剩余X射线检查合格的元器件功能是否完好，若是，执行S106；若否，剔除第三不合格元器件；
S106、密封性检查，用于检查剩余电测试合格的元器件的密封区是否符合第三预定不合格标准，若是，剔除第四不合格元器件；若否，所述质量一致性检验完成，
其中，所述第一不合格元器件、第二不合格元器件、第三不合格元器件和第四不合格元器件的数量和为M，所述检验合格的元器件数量为N-M。
在一个具体实施例中，所述第一预定不合格标准为国军标548B-2005方法2009.1条款3.3.2～3.3.7中的任何一种情况；所述第二预定不合格标准为国军标548B-2005方法2012.1条款3.10.2.2或3.11.2.2中的任何一种情况；所述第三预定不合格标准为国军标548B-2005方法1014.2条款中的任何一种情况。
在一个具体实施例中，所述S30包括：
S300、对所述检验合格的元器件，按照“最坏情况条件”原则，选取4只质量相对较差的器件平均分成第一分组和第二分组，每组的数量均为2只，进行可靠性评价试验；
S302、对所述第一分组进行引线牢固性检查、密封性检查、内部目检和钝化层完整性检查；
S304、对所述第二分组进行可焊性试验、内部目检、键合强度试验、剪切强度试验和钝化层完整性检查；
S306、判断所述第一分组和第二分组的试验是否全部合格，若是，则可靠性评价试验合格；若否，则可靠性评价试验不合格。
在一个具体实施例中，所述S302包括：
S3020、引线牢固性检查，用于检查所述第一分组的任一元器件的引脚是否符合第四预定不合格标准，具体地，若至少有一只不符合，则执行S3022；否则，判定引线牢固性检查不合格，保留文字和图像记录，不再进行后续操作；
S3022、密封性检查，用于检查引线牢固性试验合格后的器件的密封区是否开裂或缺损，导致器件密封不良，存在漏气，若否，执行S3024；若是，判定密封性检查不合格，保留文字和图像记录，后续评价试验不再进行；
S3024、内部目检，用于检查改标过程中元器件内部键合和芯片结构是否符合第五预定不合格标准，若是，判定内部目检不合格，保留文字和图像记录后，后续评价试验不再进行；若否，执行S3026；
S3026、钝化层完整性检查，用于检查内部目检合格后的器件是否符合第六预定不合格标准，若是，则说明钝化层完整性试验不合格，保留文字和图像记录。
在一个具体实施例中，所述S304包括：
S3040、可焊性试验，用于检查第二分组的任一器件的引脚表面形貌是否95％以上面积覆盖有连续的新焊料层，若是，则可焊性试验合格，执行S3042；否则，可焊性试验试验不合格，保留文字和图像记录，后续评价试验不再进行；
S3042、内部目检，用于检查改标过程中元器件内部键合和芯片结构是否符合第五预定不合格标准，若是，判定内部目检不合格，保留文字和图像记录后，后续评价试验不再进行；若否，执行S3044；
S3044、键合强度试验，用于检查器件内部键合强度是否符合第七预定不合格标准，若是，保留测试数据和图像记录，后续评价试验不再进行；若否，执行S3046；
S3046、剪切强度试验，用于检查键合强度试验后的器件内部芯片粘接强度是否符合第八预定不合格标准，若是，保留测试数据和图像记录，后续评价试验不再进行。
在一个具体实施例中，当待试验密封器件为有引线器件时，可进行引线牢固性检查；若为无引线器件，则S3020不进行。
在一个具体实施例中，所述第四预定不合格标准为国军标GJB 548B-2005方法2004.2中的任何一种情况；所述第五预定不合格标准为国军标GJB 548B-2005方法2020.1中的任何一种情况；所述第六预定不合格标准为国军标GJB 548B-2005方法2021中的任何一种情况。
在一个具体实施例中，所述第七预定不合格标准为国军标GJB 548B-2005方法2011.1中的任何一种情况。
在一个具体实施例中，所述第八预定不合格标准为国军标GJB 548B-2005方法2019.2中的任何一种情况。
本申请的有益效果如下：
本申请所述技术方案可以对改标过程是否对密封器件的封装、引脚、键合和芯片造成损伤进行评价，获得该类器件的质量一致性和可靠性结论，为用户决策提供支撑。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1示出更改外观标识的元器件形貌的示意图。
图2示出根据本申请的一个实施例的一种改标的密封元器件可靠性评价方法的流程示意图。
图3示出根据本申请的一个实施例的一种改标的密封元器件可靠性评价方法的流程详细示意图。
具体实施方式
为使本申请的技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请实施方式作进一步地详细描述。
为解决上述技术问题，本申请所述技术方案首先对所有样品进行质量一致性检验，主要检验包括外观检查、X射线检查、电测试和密封性检查，这些试验均为非破坏性试验，可以把不合格的和质量一致性较差的密封器件剔除，然后对质量一致性检验合格的密封器件进行可靠性评价试验，该试验分成两组进行，每组试验各选取2只器件，这些器件一般是质量一致性检验合格的样品中质量相对较差的样品；其中一组进行引线牢固性检查、密封性检查、内部目检、钝化层完整性检查；另一组进行可焊性实验、内部目检、键合强度试验和剪切强度试验、钝化层完整性检查。
如图2所示，本申请供了一种非同批次密封器件质量一致性评定方法，特别是涉及一种更改密封器件生产批次后的元器件质量一致性评定方法，该方法包括：
S10、对待测元器件进行质量一致性检验，剔除不合格元器件，其中，所述待测元器件数量为N，所述不合格元器件的数量为M；
在一个具体示例中，如图3所示，对待测元器件进行质量一致性检验包括：
外观检查
所有带检验的密封器件，利用放大镜或显微镜下在1.5～100倍范围内进行检查。当有或怀疑有外来物时，应经过过滤的、压强约为137kPa的洁净气流(真空吸出或吹出)对器件进行吹除处理。
当密封器件外观检查过程中，呈现GJB 548B-2005方法2009.1条款3.3.2～3.3.7的任何一种情况，器件应视为不合格并予以剔除。
需要说明的是，GJB 548B-2005方法为中华人民共和国国家军用标准GJB 548B-2005微电子试验方法和程序
本标准规定了军用微电子器件的环境、机械、电气试验方法和试验程序，以及为保证微电子器件满足预定用途所要求的质量和可靠性而必须的控制和限制措施。
本标准适用于军用及空间应用的微电子器件。
X射线检查
对外观检查合格的器件，利用微焦点X射线检测设备(主要尺寸分辨率为25.4μm，失真小于10％)对密封器件内部结构进行检查，检查时用X射线分别在器件的X、Y和Z三个方向进行穿透检查。当密封器件X射线检查过程中，呈现GJB 548B-2005方法2012.1条款3.10.2.2或3.11.2.2的任何一种情况，器件应视为不合格并予以剔除。
电测试
对X射线检查合格的器件，按照器件手册，对所有器件进行电测试，验证其功能是否完好。对于电测试不合格的器件予以剔除。
也就是说，按顺序实现功能(真值)表的通过和通不过试验；或器件作为外电路的一部分来工作，对整个电路的工作进行试验。
密封性检查
对电测试合格的器件进行密封性检查，检查器件的在改标过程中，其密封区是否开裂或缺损，导致器件密封不良，存在漏气。密封器件进行密封性检查的试验方法和不合格判据参照GJB 548B-2005方法1014.2。不合格器件予以剔除。
S20、判断质量一致性检验的PDA值是否小于30％，若是，执行S30；若否，检验合格的器件不可用，不再进行可靠性评价试验，其中，所述PDA＝M/N；
在一个具体示例中，对待测元器件完成质量一致性检验后，统计质量一致性检验过程中所有试验项目剔除的不合格器件总数，除以元器件总数，得到质量一致性检验的PDA值，若PDA＜30％，则检验合格的密封器件可以进行后续可靠性评价试验；否则，所有器件直接判定为不可用，不再进行后续评价试验。
S30、检验合格的元器件进行可靠性评价试验，按照预定标准评价可靠性。
在一个具体示例中，可靠性评价试验进一步包括：
S300、对所述检验合格的元器件，按照“最坏情况条件”原则，选取4只质量相对较差的器件平均分成第一分组和第二分组，每组的数量均为2只，进行可靠性评价试验；
其中，“最坏情况条件”即把电源电压、输入信号、负载和环境条件的最不利数值(依据器件的功能而定，但在规定的工作范围内)，同时加到被试验器件上，就构成了最坏情况条件。测试不同参数时的最坏情况可能是不一样的。例如，电源电压、输入信号电平和环境温度的最小值及负载的最大值可能构成测量门输出电压的“最坏情况条件”。
S302、对所述第一分组进行引线牢固性检查、密封性检查、内部目检和钝化层完整性检查；
具体的，如图3所示，所述S302包括：
引线牢固性检查
当待试验密封器件为有引线器件时，可进行引线牢固性检查；若为无引线器件，则本试验不进行。本试验是利用夹具按规定的角度对器件的引脚施加弯曲应力，检查密封器件在改标过程中，其引脚是否收到损伤。试验方法和不合格判据参照GJB 548B-2005方法2004.2。
若出现1只不合格，可以再加抽1只进行试验。如果加抽的1只器件试验合格，则整项试验合格；若加抽的1只器件试验不合格，则整项试验不合格。若该试验不合格情况，保留文字和图像记录，后续评价试验不再进行。
密封性检查
对引线牢固性试验后的器件进行密封性检查，检查器件的在进行引线牢固性检查后，其密封区是否开裂或缺损，导致器件密封不良，存在漏气。若该试验不合格情况，保留文字和图像记录，后续评价试验不再进行。
内部目检
对引线牢固性试验后的器件进行开封，暴露出内部芯片和键合结构。利用体式显微镜和金相显微镜进行50～1000倍范围内的观察，检查改标过程中是否对密封器件内部键合和芯片结构造成了损伤。不合格判据参照GJB 548B-2005方法2020.1。若出现不合格情况，保留文字和图像记录后继续开展下一步试验。
钝化层完整性
密封器件内部芯片表面一般有钝化层存在，用于保护芯片不受外界因素影响。对内部目检后的器件进行钝化层完整性检查，判断器件改标过程中是否对芯片表面钝化层造成损伤。
试验方法参照GJB 548B-2005方法2021进行，试验完成后用体式显微镜和金相显微镜对器件芯片金相观察。若在紧邻有意不作钝化层的区域(如键合区、芯片边沿、划片槽等)的边沿之外的任何地方出现铝层腐蚀的情况，则说明钝化层完整性试验不合格，保留文字和图像记录。
S304、对所述第二分组进行可焊性试验、内部目检、键合强度试验、剪切强度试验和钝化层完整性检查；
具体的，如图3所示，所述S304包括：
可焊性试验
采用浸润法对2分组的2只器件进行可焊性试验，试验前应在90℃条件下进行8h的水汽老化，完成后在室温环境下自然干燥20min再进行可焊性试验。可焊性试验后用显微镜观察器件引脚表面形貌，若引脚表面95％以上面积覆盖有连续的新焊料层，则可焊性试验合格；否则，试验不合格。若出现不合格情况，保留文字和图像记录后继续开展下一步试验。
可焊性试验若出现1只不合格，可以再加抽1只进行试验。如果加抽的1只器件试验合格，则整项试验合格；若加抽的1只器件试验不合格，则整项试验不合格。若该试验不合格情况，保留文字和图像记录，后续评价试验不再进行。
内部目检
对可焊性试验后的器件进行开封，暴露出内部芯片和键合结构。利用体式显微镜和金相显微镜进行50～1000倍范围内的观察，检查改标过程中是否对密封器件内部键合和芯片结构造成了损伤。不合格判据参照GJB 548B-2005方法2020.1。若出现不合格情况，保留文字和图像记录，后续评价试验不再进行。
键合强度试验
对内部目检后的器件进行键合强度试验，检查改标过程中是否对密封器件内部键合强度造成了损伤。不合格判据参照GJB 548B-2005方法2011.1。若出现不合格情况，保留测试数据和图像记录，后续评价试验不再进行。
剪切强度试验
对键合强度试验后的器件进行芯片剪切强度试验，检查改标过程中是否对密封器件内部芯片粘接强度造成了损伤。不合格判据参照GJB 548B-2005方法2019.2。若出现不合格情况，保留测试数据和图像记录，后续评价试验不再进行。
S306、判断所述第一分组和第二分组的试验是否全部合格，若是，则可靠性评价试验合格；若否，则可靠性评价试验不合格。
在一个具体示例中，可靠性评价试验中，只有2组试验全部合格，可靠性评价试验总体结果才合格；若出现任何一项试验不合格，则可靠性评价试验不合格。
可靠性评价试验合格说明，这些剩余的通过质量一致性检验的密封器件，在改标过程中其封装、结构和性能未收到明显的损伤和影响，器件基本满足其预期可靠性。
本申请通过非破坏性试验对所有器件进行质量一致性检验，剔除不合格器件；对于合格器件按“最坏情况条件”原则选择样品进行可靠性评价试验，综合试验结果判断密封器件在改标过程中，其封装、结构和性能是否收到明显的损伤和影响，获得该类器件的质量一致性和可靠性结论，为用户决策提供支撑。
需要说明的是，本申请设计，对于更改型号、尾缀或质量等级等标识的密封器件，本专利申请的可靠性评价方法不适用。
还需要说明的是，在本申请的描述中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
显然，本申请的上述实施例仅仅是为清楚地说明本申请所作的举例，而并非是对本申请的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本申请的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本申请的保护范围之列。

Claims (9)

1.一种改标的密封元器件可靠性评价方法，其特征在于，所述方法包括：
S10、对待测元器件进行质量一致性检验，剔除不合格元器件，其中，所述待测元器件数量为N，所述不合格元器件的数量为M；
S20、判断质量一致性检验的PDA值是否小于30%，若是，执行S30；若否，检验合格的器件不可用，不再进行可靠性评价试验，其中，所述PDA=M/N；
S30、检验合格的元器件进行可靠性评价试验，按照预定标准评价可靠性；
其中，所述S30包括：
S300、在所述检验合格的元器件中，按照“最坏情况条件”原则，选取4只质量相对较差的器件平均分成第一分组和第二分组，每组的数量均为2只，进行可靠性评价试验；
S302、对所述第一分组进行引线牢固性检查、密封性检查、内部目检和钝化层完整性检查；
S304、对所述第二分组进行可焊性试验、内部目检、键合强度试验、剪切强度试验和钝化层完整性检查；
S306、判断所述第一分组和第二分组的试验是否全部合格，若是，则可靠性评价试验合格；若否，则可靠性评价试验不合格。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S10包括：
S100、外观检查，用于检查所述待测元器件外观是否符合第一预定不合格标准，若是，剔除第一不合格元器件；若否，执行S102；
S102、X射线检查，用于检查剩余外观检查合格的元器件是否符合第二预定不合格标准，若是，剔除第二不合格元器件；若否，执行S104；
S104、电测试，用于验证剩余X射线检查合格的元器件功能是否完好，若是，执行S106；若否，剔除第三不合格元器件；
S106、密封性检查，用于检查剩余电测试合格的元器件的密封区是否符合第三预定不合格标准，若是，剔除第四不合格元器件；若否，所述质量一致性检验完成，
其中，所述第一不合格元器件、第二不合格元器件、第三不合格元器件和第四不合格元器件的数量和为M，所述检验合格的元器件数量为N-M。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，
所述第一预定不合格标准为国军标GJB 548B-2005方法2009.1条款3.3.2~3.3.7中的任何一种情况；
所述第二预定不合格标准为国军标GJB 548B-2005方法2012.1条款3.10.2.2或3.11.2.2中的任何一种情况；
所述第三预定不合格标准为国军标GJB 548B-2005方法1014.2条款中的任何一种情况。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S302包括：
S3020、引线牢固性检查，用于检查所述第一分组的任一元器件的引脚是否符合第四预定不合格标准，具体地，若至少有一只不符合，则执行S3022；否则，判定引线牢固性检查不合格，保留文字和图像记录，不再进行后续操作；
S3022、密封性检查，用于检查引线牢固性试验合格后的器件的密封区是否开裂或缺损，导致器件密封不良，存在漏气，若否，执行S3024；若是，判定密封性检查不合格，保留文字和图像记录，后续评价试验不再进行；
S3024、内部目检，用于检查改标过程中元器件内部键合和芯片结构是否符合第五预定不合格标准，若是，判定内部目检不合格，保留文字和图像记录后，后续评价试验不再进行；若否，执行S3026；
S3026、钝化层完整性检查，用于检查内部目检合格后的器件是否符合第六预定不合格标准，若是，则说明钝化层完整性试验不合格，保留文字和图像记录。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S304包括：
S3040、可焊性试验，用于检查第二分组的任一器件的引脚表面形貌是否95%以上面积覆盖有连续的新焊料层，若是，则可焊性试验合格，执行S3042；否则，可焊性试验试验不合格，保留文字和图像记录，后续评价试验不再进行；
S3042、内部目检，用于检查改标过程中元器件内部键合和芯片结构是否符合第五预定不合格标准，若是，判定内部目检不合格，保留文字和图像记录后，后续评价试验不再进行；若否，执行S3044；
S3044、键合强度试验，用于检查器件内部键合强度是否符合第七预定不合格标准，若是，保留测试数据和图像记录，后续评价试验不再进行；若否，执行S3046；
S3046、剪切强度试验，用于检查键合强度试验后的器件内部芯片粘接强度是否符合第八预定不合格标准，若是，保留测试数据和图像记录，后续评价试验不再进行。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，当待试验密封器件为有引线器件时，可进行引线牢固性检查；若为无引线器件，则S3020不进行。
7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，
所述第四预定不合格标准为国军标GJB 548B-2005方法2004.2中的任何一种情况；
所述第五预定不合格标准为国军标GJB 548B-2005方法2020.1中的任何一种情况；
所述第六预定不合格标准为国军标GJB 548B-2005方法2021中的任何一种情况。
8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述第七预定不合格标准为国军标GJB548B-2005方法2011.1中的任何一种情况。
9.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述第八预定不合格标准为国军标GJB548B-2005方法2019.2中的任何一种情况。
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