塑封器件具有性能優(yōu)、體積小、重量輕、品種多樣、購買容易等特點，在材料及工藝不斷進(jìn)步的今天，其質(zhì)量水平也在逐步提升，被航空、電子、通信、空間等軍用領(lǐng)域大量采用。雖然塑封器件具有如此多的優(yōu)點，但由于塑封器件具有材料熱穩(wěn)定性差、非氣密性，且易于吸附周圍環(huán)境水汽等特點，存在很大的用可靠性問題。另外，軍工單位采購塑封器件的品種多、數(shù)量少，許多大型廠家不愿意接訂單，大多數(shù)情況下只能通過代理商渠道購買，增加了采購環(huán)節(jié)質(zhì)量控制的難度;另一方面，許多不良代理商通過對塑封器件通過假冒、翻新、混批等方法來獲得更大的利潤，導(dǎo)致塑封器件質(zhì)量控制變得非常復(fù)雜。因此，針對塑封器件的主要失效機理及目前的質(zhì)量現(xiàn)狀，軍代表應(yīng)該從加強采購環(huán)節(jié)、檢驗環(huán)節(jié)及使用環(huán)節(jié)等方面入手，加強塑封器件的質(zhì)量控制。

　　主要失效機理及質(zhì)量現(xiàn)狀

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　　塑封器件主要失效機理

　　塑封器件由于固有的結(jié)構(gòu)以及材料的特點，具有潮濕敏感度高、不能氣密封裝的特性。盡管在包裝材料、芯片鈍化、加工工藝方面己取得長足的進(jìn)步，但在濕度較高的環(huán)境條件下長時間貯存時，塑封器件會不斷吸收潮氣；如果封裝材料含有電離子，還可能在芯片內(nèi)的金屬與內(nèi)引線鍵合處產(chǎn)生電漂移，造成芯片電參數(shù)漂移、短路、開路等失效模式。塑封器件吸附了濕氣之后，在后續(xù)工藝加工中，特別是在產(chǎn)生熱量的工藝中，塑封器件內(nèi)部的潮氣受熱變成水蒸氣，并迅速膨脹，容易發(fā)生內(nèi)部分層、鍵合損傷、金屬化腐蝕或熱膨脹。另外，塑封器件含有金屬、粘接材料、塑模化合物等各種不同性質(zhì)的材料，在溫度不斷發(fā)生變化時，會導(dǎo)致封裝體和芯片間發(fā)生形變，在不同材料間產(chǎn)生裂縫，進(jìn)一步導(dǎo)致雜質(zhì)和潮氣的浸入，引起失效。

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　　塑封器件的質(zhì)量現(xiàn)狀

　　由于軍用電子產(chǎn)品存在元器件用量少、品種多、可靠性要求高的特點，決定了軍品承制單位無法在生產(chǎn)商身上獲得采購話語權(quán)，通過代理商代購成為唯一的選擇。但在利潤的驅(qū)使下，個別代理商根據(jù)軍工單位某些特殊要求，如同批次、生產(chǎn)年限等，回收使用過的塑封器件重新打印標(biāo)識或引線處理(翻新)；將過期產(chǎn)品重新進(jìn)行批次標(biāo)識(翻新);不同批次塑封器件重新統(tǒng)一標(biāo)識(混批、翻新)；對某些性能相同的通用型器件，根據(jù)客戶采購需要進(jìn)行封裝、標(biāo)識(假冒)，然后作為原廠產(chǎn)品進(jìn)行銷售，通過這些低劣手段“生產(chǎn)”的塑封器件，成為市場上大量的假冒翻新器件的主要來源。據(jù)了解，在我國某些地區(qū)，回收翻新處理這些塑封器件己經(jīng)形成產(chǎn)業(yè)，甚至有流水作業(yè)的翻新生產(chǎn)線，致使越來越多的翻新假冒偽劣器件流入正規(guī)的市場銷售，導(dǎo)致目前塑封器件市場較為混亂，采購的塑封器件假冒、翻新、混批問題時有發(fā)生。

　　如何控制塑封器件質(zhì)量

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　　加強采購渠道控制

　　首先，軍代表必須組織物資采購部門對塑封器件供貨廠家進(jìn)行清理、歸類，通過現(xiàn)場和文件考察后集中選擇3-4家市場信譽好的一級代理商進(jìn)行集中采購。其次，軍代表須會同承制單位編制《合格供方目錄》，每年軍廠雙方對供方能力進(jìn)行綜合評分，并定期對供方的綜合情況進(jìn)行再評價，軍廠雙方都應(yīng)建立并保存評價記錄和供方檔案，避免引起軍廠爭議。

　　另外，軍代表必須要求承制單位與供方在簽訂合同時附加供貨質(zhì)量保證協(xié)議，明確產(chǎn)品質(zhì)量控制要求及質(zhì)量問題處理要求。對采購產(chǎn)品入廠檢驗及使用過程中發(fā)現(xiàn)的質(zhì)量問題，堅持“軍工產(chǎn)品，質(zhì)量第一”、“三不”、“三不放過”原則，責(zé)成供應(yīng)商進(jìn)行分析與整改。督促承制單位針對供應(yīng)商建立評價考核實施細(xì)則，并不定期組織承制單位按細(xì)則進(jìn)行評價。對供貨合格率出現(xiàn)異常、某段時間內(nèi)出現(xiàn)多次同一失效模式或出現(xiàn)重大質(zhì)量問題的供方，在問題出現(xiàn)1個月內(nèi)由軍代室組織物資采購、設(shè)計、生產(chǎn)等相關(guān)部門對其進(jìn)行重新評價，審查其質(zhì)量保證能力，如判定為個案，可保留其合格供方資格，但應(yīng)將其供方等級下調(diào)；如判定為系統(tǒng)性問題，則取消其合格供方資格。

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　　加強入廠檢驗控制

　　為確保采購的塑封器件質(zhì)量，必須加強入廠檢驗控制，杜絕假冒、翻新、偽劣塑封器件進(jìn)入生產(chǎn)現(xiàn)場。軍代表應(yīng)會同承制單位制定塑封器件入廠檢驗規(guī)范，并報軍廠雙方領(lǐng)導(dǎo)審批后下發(fā)執(zhí)行。在規(guī)范中應(yīng)重點對以下內(nèi)容進(jìn)行規(guī)定。

　　第一，外部目檢。塑封器件不屬于密封器件，但必須進(jìn)行模塑化合物完整性檢查，包括封裝變形、包封層外來物、空洞、裂紋等都是檢查的重點。同時，針對目前塑封器件市場現(xiàn)狀，軍代室應(yīng)鼓勵承制單位通過“走出去”、“請進(jìn)來”、“個人講”、“大家評”等多種方式加強內(nèi)部和外部檢驗機構(gòu)的溝通與交流，開展塑封器件辨識方法的研究，建立塑封器件有效識別方法。在入廠檢驗規(guī)范中應(yīng)明確外觀100%進(jìn)行檢驗，檢查各批產(chǎn)品型號、批次、產(chǎn)地等可追溯性標(biāo)識信息是否清晰、一致;塑封表面有無磨痕、缺損等。

　　第二，性能檢測。按照入廠檢驗規(guī)范和GJB179A-96全數(shù)或抽樣進(jìn)行電性能測試及試用檢驗，確保采購產(chǎn)品滿足產(chǎn)品使用要求。

　　第三，對塑封封裝質(zhì)量及長期可靠性進(jìn)行評價，100%進(jìn)行X射線檢查和/或聲學(xué)掃描顯微鏡檢查，以剔除工藝不良，以及可能出現(xiàn)分層缺陷的器件。

　　第四，軍廠雙方應(yīng)對入廠檢驗過程中發(fā)現(xiàn)的具有翻新痕跡、混批等異常現(xiàn)象以及器件入所檢驗合格率進(jìn)行統(tǒng)計，并建議工廠將此指標(biāo)納入物資采購部門及供應(yīng)商的考核評價體系，對物資采購部門采購質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)控。

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　　加強貯存環(huán)境控制

　　由于塑封器件易于吸附空氣中的潮氣，容易造成塑封器件出現(xiàn)分層、腐蝕以及爆米花等現(xiàn)象，因此，塑封器件保存環(huán)境對塑封器件可靠性影響不容忽視。

　　軍代表應(yīng)督促物資采購部門在塑封器件采購回廠后按照說明書配置適宜的環(huán)境設(shè)施，確保在規(guī)定條件下存放，同時應(yīng)制定檢查計劃，定期或不定期對貯存環(huán)境進(jìn)行檢查。塑封器件在不拆封的情況下通常可以存放一年，拆封后，根據(jù)潮濕敏感標(biāo)號，應(yīng)在規(guī)定的時期內(nèi)使用。如若潮濕敏感度為4，則應(yīng)在72 h內(nèi)用完；若潮濕敏感度為3，則可在168 h內(nèi)用完。潮濕敏感度數(shù)字越大，可在外部放置的時間越短。當(dāng)塑封器件拆封后無法用完時，應(yīng)立即貯存于干燥箱或抽真空保存，避免塑封器件吸收空氣中的潮氣。

　　值得一提的是，由于軍工單位的可靠性要求較高、采購量少，在各經(jīng)銷商處可能存在零散封裝、環(huán)境無法有效控制等情況，因此，軍工單位塑封器件應(yīng)按潮濕最高的敏感等級對待。

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　　設(shè)計選用控制

　　塑封器件受到過電應(yīng)力作用及熱應(yīng)力作用導(dǎo)致器件損壞是塑封器件失效的主要原因之一。因此，軍代表應(yīng)督促承制單位建立設(shè)計人員常訓(xùn)機制，提高設(shè)計人員對塑封器件的使用能力。

　　首先，設(shè)計人員應(yīng)了解器件抗過電應(yīng)力的能力，在進(jìn)行設(shè)計時盡量留足裕度，并且在敏感的部位設(shè)計具有保護(hù)作用的電路結(jié)構(gòu)。

　　其次，塑封器件由塑料等塑脂類聚合物材料封裝而成，器件封裝后，金絲球被塑封材料緊固包裹，由于芯片與塑封材料熱膨脹系數(shù)差別較大，器件在經(jīng)歷溫度沖擊等試驗時，鍵合點部位應(yīng)力集中，造成金絲球受到熱應(yīng)力作用。因此，塑封材料與芯片的熱膨脹系數(shù)的匹配程度直接影響其抗低溫以及溫度沖擊的能力。若熱膨脹系統(tǒng)差異較大，將直接導(dǎo)致塑封器件分層或開裂，這就要求設(shè)計人員在選用塑封器件時，除了抗過電應(yīng)力能力外，還應(yīng)重點關(guān)注產(chǎn)品本身的溫度試驗條件，以及所選擇的塑封器件的溫度范圍及其匹配性。

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　　工藝組裝控制

　　承制單位應(yīng)制定工藝組裝操作流程圖，教育工人嚴(yán)格按照流程圖進(jìn)行操作。應(yīng)該強調(diào)的是，在工藝組裝過程中，開封取用塑封器件時，應(yīng)觀察塑封器件包裝內(nèi)的濕度指示卡，若開封前發(fā)現(xiàn)濕度指示卡指示的濕度在30%以下，說明塑封器件是干燥的，可以使用;若在30%以上或未在規(guī)定時間內(nèi)使用完以及使用超期貯存的塑封器件時，在工藝裝配前，必須進(jìn)行烘干處理。烘干的溫度及時間與廠家采用的塑封材料密切相關(guān)，需根據(jù)使用說明書要求而定，烘焙溫度越低，烘焙時間越長;烘焙溫度越高，烘焙時間越短，但烘焙溫度不宜過高，若烘焙溫度過高，可能直接導(dǎo)致內(nèi)部潮氣氣化而分層。

　　另外，塑封器件在組裝焊接過程中，由于溫度急劇升高(如回流焊時峰值溫度高達(dá)260℃)，水汽蒸發(fā)將導(dǎo)致分層部位壓力變大，可能引起內(nèi)部裂紋、鍵合脫鍵斷裂，嚴(yán)重時會引起外部裂開。因此，在工藝加工過程中，對塑封電路的使用應(yīng)注意控制工藝參數(shù)，選擇符合要求的溫度范圍和變化率，防止器件內(nèi)部分層。塑封器件裝機后，仍需加強防護(hù)，避免器件吸附潮氣等可能影響塑封器件的事件。

　　小結(jié)

　　針對塑封器件失效機理及目前的市場現(xiàn)狀，考慮到軍工單位市場采購品種多、數(shù)量少等特點，軍廠雙方應(yīng)通過對塑封器件市場采購渠道的控制與清理、入廠檢驗方法的研究以及辨識能力的提升、貯存環(huán)境的有效控制、設(shè)計選用控制以及工藝參數(shù)合理設(shè)置，有效保證塑封器件的產(chǎn)品質(zhì)量。

　　作者：胡劍書 陳之光

　　來源：網(wǎng)絡(luò)