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提高电子元器件使用可靠性水平,这些禁限用工艺一定要牢记!

晶谷微电子2018-11-07 13:14:00

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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。


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。


航天产品电子装联禁(限)用工艺

序号

工艺

项目

分类

禁(限)用

工艺内容

禁(限)用

原因

应采取措施

1

导线端头处理

限用

导线绝缘层的剥除,一般限制使用机械冷剥。

防止断芯线。

导线绝缘层的剥除,一般应使用热控型剥线工具,机械剥线应采用不可调钳口的精密剥线钳,并做到钳口与导线规格选择的唯一性。

2

导线端头处理

限用

剪切多余的导线或引线,不应使用普通剪线钳。

防止产生多余物。

剪切多余的导线或引线,应

使用留屑钳。

3

导线端头处理

禁用

镀金的导线芯线、元器件引线、各种接线端子的焊接部位,需经搪锡处理后,才能进行焊接。

防止金脆。

进行除金处理。

4

导线端头处理

禁用

不允许在镀金层上直接进行焊接。

防止金脆。

引线表面金镀层厚度大于2.5μm需经过二次除金处理,小于2.5μm需经过一次除金处理。

5

引线弯曲成形

限用

元器件引线线径大于1.3mm或线径小于1.3mm的硬引线(回火引线),限制使用弯曲成形。

防止损伤元

器件密封及引线与内部的连接。


必须弯曲时,要有防止元器件损伤的措施(如:工装保护)。

6

引线弯曲成形

限用

元器件引线成形不允许使用鑷子等普通工具,不应使元器件本体产生破裂、密封损坏或开裂,也不应使元器件内部连接断开。

防止元器件

损伤。

应有专用成形工具保证。

7

引线弯曲成形

禁用

禁止使用尖头钳或医用鑷子拉直引线。

防止损伤引

线。

采用平头钳进行轻夹校直

引线。

8

引线弯曲成形

禁用

扁平封装集成电路的引线,不允许用刮刀清除氧化物。

防止损伤引

线。

可用绘图橡皮等轻擦。

9

元器件安装

禁用

接线端子、铆钉,不应作界面或层间连接用。起界面连接作用的金属化孔,不能用来安装元器件。

防止电气连

接不可靠。

禁止使用。

10

元器件安装

禁用

空心铆钉不能用于电气连接。

防止电气连接不可靠。

禁止使用。

11

元器件安装

禁用

插入任何一个印制板安装孔的导线或元器件引线,不应超过一根。


影响元器件安装可靠性。


加强设计文件的工艺性审查。



12

印制板电路焊接



限用

导线、电缆的焊接,不应使用RA型焊剂。其它场合使用RA型焊剂,应得到有关部门的批准。

影响元器件

安装可靠性。

应采用符合GB9491的R型

或RMA型焊剂。


13

印制板电路焊接


禁用

印制电路板金属化孔的焊接,禁用双面焊。

提高焊接可靠

性。

采用单面焊,焊料从印板

的一側连续流到另一側。


14

印制板电路焊接


禁用

手工焊接时,严禁用嘴吹或用其它强制冷却方法。

防止焊接点

虚焊。

焊接点应在室温下自然冷

却。

15

印制板电路焊接

禁用

对有缺陷的焊接点允许返工,每个焊接点的返工次数不得超过三次。


防止焊接部位损伤。

严格控制。

16

印制板电路焊接

限用

每个接线端子上,一般不应超过三根导线。

防止焊接部位焊接缺陷的产生。

与接线端子连接部位的导线截面积,一般不应超过接线端子接线孔的截面积。

17

清洗

限用

超声波清洗不应用于清洗电气或电子部件、元器件或装有元器件的部件。


防止元器件损伤。


超声波清洗时,应采取保

护措施,以防元器件受损。

18

清洗

禁用

2007年1月1日起,气相清洗禁止采用氟里昂(F113)为清洗剂。

保护环境。

严禁使用。

19

环氧胶粘固

限用

环氧胶不应遮盖焊盘,不得流向元器件引线和其它与粘固无关的地方。


防止损伤元器件。

按新行业标准执行。

20

环氧胶粘固

限用

易损元器件(如:玻璃二极管等)在不采取保护措施的情况下,不能采用环氧胶粘固。

防止损伤元器

件。

严格控制。

21

修复与改装

限用

对任何一块印制电路板组装件,修复的总数不得超过六处。任何一块印制电路板上任意25cm2面积内,改装总数应不超过二处。

保证修复和改

装质量。

超标按QJ2940A处理。

22

修复与改装

限用

每个印制电路板的焊盘,原则上只能解焊一次(即只允许更换一次元器件)。

保证修复和改装质量。

超标按QJ2940A处理。

23

修复与改装

限用

一般不能用电烙铁清除焊接点的焊料。

保护印制电路板焊盘及元器件不受损伤。

使用带真空泵的连续吸锡

装置。

24

防静电

禁用

电装中禁止不带防静电腕带等工具,接触、焊接CMOS等类容易受静电损伤的静电敏感元器件。

防止静电敏感元器件受损。

加强工艺纪律的检查。

25

防静电

禁用

拿取静电敏感元器件时,裸手不可与静电敏感元器件的引线相接触。

防止静电敏感元器件受损。

加强工艺纪律的检查。

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