Dalam masyarakat modern, industri kedirgantaraan sedang berkembang pesat. Setelah mempelajari pelajaran yang dibayar dengan darah dan melalui pengalaman, orang-orang semakin berfokus pada penelitian dan eksplorasi dalam rekayasa keandalan. Keandalan komponen elektronik merupakan dasar dari rekayasa keandalan dan juga tugas paling rumit di dalamnya. Dari produksi hingga penyaringan sekunder, lalu ke instalasi debugging dan aplikasi akhir, memastikan keandalan komponen elektronik sangatlah penting. Artikel ini terutama merangkum pekerjaan jaminan keandalan dalam proses penyaringan sekunder komponen.
Pemeriksaan sekunder merupakan proses jaminan keandalan yang krusial bagi komponen sebelum dipasang. Namun, pengoperasian dan perlindungan yang tidak tepat selama penyaringan sekunder dapat meninggalkan bahaya tersembunyi pada penerapan komponen elektronik atau secara langsung menyebabkan kegagalan. Oleh karena itu, dalam pengujian penyaringan sekunder, sangat penting untuk memastikan keandalan komponen elektronik dari aspek-aspek seperti perlindungan lingkungan, tinjauan operasi dan penanganan yang cermat, perlindungan elektrostatik, dan DPA. & FA.
Komponen elektronik memiliki persyaratan khusus untuk lingkungan operasinya, terutama mengenai suhu, kelembapan, tekanan listrik, dan tekanan mekanis. Untuk perangkat yang sensitif terhadap suhu seperti sensor suhu dan termistor, perangkat tersebut harus disimpan dalam kondisi suhu normal sebanyak mungkin selama penyimpanan dan pengoperasian. Selama pengoperasian, sebaiknya hindari penggunaan wadah dengan resistansi termal tinggi dan konduktivitas termal buruk; jika tidak, perubahan suhu mendadak dapat menyebabkan kegagalan perangkat, atau kondisi suhu tinggi yang berkepanjangan dapat mengakibatkan kelelahan akibat tekanan termal.
Komponen elektronik pada umumnya harus ditangani dengan hati-hati (diangkat dan diletakkan dengan hati-hati); jika tidak, deformasi bentuk atau perubahan dimensi dapat terjadi. Saat memasukkan atau mengeluarkan komponen dari perlengkapan pengujian, sebaiknya hindari penggunaan tenaga yang berlebihan, karena dapat mengakibatkan kerusakan mekanis atau kelelahan akibat tekanan mekanis. Dengan syarat memastikan kontak yang baik, tekanan yang diberikan pada pin komponen harus diminimalkan.
Kelembaban saat penyimpanan tidak boleh terlalu tinggi; jika tidak, korosi permukaan pin atau penurunan kinerja listrik dapat terjadi. QJ2227-92
Persyaratan Penyimpanan dan Pemeriksaan Ulang Komponen Elektronik yang Terlambat untuk Penggunaan di Luar Angkasa
(Klausul A2) menetapkan periode penyimpanan efektif dan lingkungan penyimpanan untuk komponen elektronik—semakin tinggi kelembapan penyimpanan, semakin pendek periode penyimpanan efektif.
Selain itu, perangkat yang sensitif terhadap radiasi seperti perangkat optoelektronik harus dijauhkan dari sumber radiasi untuk mencegah kerusakan radiasi.
Sumber Listrik Statis
: Listrik statis berasal dari berbagai sumber. Dalam kehidupan sehari-hari, sumber umum meliputi triboelektrifikasi, listrik induksi, tubuh manusia, dan debu. Dalam produksi industri, muatan statis mudah terbentuk karena gerakan mekanis, induksi elektromagnetik, dan sebagainya, sehingga muatan statis juga dapat muncul pada benda mekanis.
Selain itu, radiasi dan penyerapan kuanta energi juga dapat menghasilkan muatan. Dalam material, terutama material semikonduktor, penyerapan kuanta energi yang bersesuaian menyebabkan muatan dalam pita valensi melompat ke pita konduksi, membentuk muatan bebas. Sebagai alternatif, kuanta energi radiasi dapat menyebabkan muatan pada pita konduksi melonjak ke pita valensi, mengurangi jumlah muatan pada pita konduksi dan mengakibatkan ketidakseimbangan muatan. Diagram skematiknya adalah sebagai berikut:
[Gambar]
Pengantar Model dan Klasifikasi Pelepasan Muatan Elektrostatik (ESD)
Secara internasional, ESD secara kasar dapat dikategorikan menjadi tiga model utama: Model Tubuh Manusia (HBM), Model Mesin (MM), dan Model Pelepasan. HBM memiliki resistansi ekivalen yang relatif besar, sedangkan MM memiliki resistansi ekivalen yang sedikit lebih kecil. Model Pelepasan mengacu pada pelepasan yang disebabkan oleh muatan statis yang diinduksi, yang dapat mencakup Model Perangkat Bermuatan (CDM), Model Induksi Medan Listrik, dan Model Chip Bermuatan. Dengan munculnya nanodevices dan kemajuan proses semikonduktor ke skala nano, dampak Model Pelepasan pada komponen elektronik akan menjadi semakin menonjol.
Tingkat sensitivitas ESD diklasifikasikan menurut jenis komponen dan sensitivitas elektrostatik. Menurut GB1649-93
Garis Besar Pengendalian Pelepasan Muatan Elektrostatik pada Produk Elektronik
, mereka dibagi menjadi Level 1 (0–1999V), Level 2 (2000V–3999V), dan Level 3 (4000V–15999V).
-
Komponen sensitif elektrostatis Level 1 umumnya meliputi perangkat gelombang mikro, transistor efek medan MOS diskret, perangkat Gelombang Akustik Permukaan (SAW), Transistor Efek Medan Persimpangan (JFET), Perangkat Kopling Muatan (CCD), dioda Zener presisi, penguat operasional, resistor film tipis, sirkuit terpadu, sirkuit hibrida yang menggunakan komponen Level 1, dan Sirkuit Terpadu Kecepatan Sangat Tinggi (VHSIC).
-
Komponen sensitif Level 2 mencakup komponen dan sirkuit mikro yang diidentifikasi sebagai Level 2 melalui data uji, jaringan resistor presisi, sirkuit hibrida yang menggunakan komponen Level 2, dan transistor bipolar daya rendah (Ptot < 100mW, Ic < (100mA).
-
Komponen dan sirkuit mikro Level 3 mencakup komponen dan sirkuit mikro yang diidentifikasi sebagai Level 3 melalui data uji, dioda sinyal kecil dengan Ptot < 1W atau Io < 1A, penyearah silikon dengan persyaratan umum, perangkat optoelektronik, dan resistor chip.
Untuk komponen dengan tingkat anti-statis yang berbeda, perhatian terhadap perlindungan anti-statis harus ditingkatkan sebagaimana mestinya, dan tindakan anti-statis yang tepat harus diambil.
Kerusakan Elektrostatik dan Perlindungan
: Kerusakan elektrostatik terutama memengaruhi gerbang terisolasi dari transistor efek medan, perangkat periferal sirkuit (seperti dioda pelindung), resistor film tipis, dan strip logam. Kerusakan parah dapat secara langsung menyebabkan kerusakan atau kehancuran perangkat. Beberapa sirkuit yang rusak akibat listrik statis mungkin tidak menunjukkan masalah melalui inspeksi visual atau pengujian parameter kelistrikan, dan kerusakan kecil mungkin tidak terdeteksi bahkan melalui pengujian dan pengukuran parameter kelistrikan, sehingga meninggalkan bahaya tersembunyi untuk aplikasi perangkat. Setelah kerusakan elektrostatik, mode kegagalan seperti sirkuit terbuka, sirkuit pendek, penurunan kurva karakteristik, peningkatan arus balik, dan penurunan karakteristik frekuensi dapat terjadi. Oleh karena itu, perlindungan elektrostatik juga penting dalam laboratorium penyaringan sekunder.
Selain mengikuti ketentuan dan persyaratan standar dan spesifikasi yang relevan, perlindungan elektrostatik juga harus mempertimbangkan sumber listrik statis dan kondisi pelepasan elektrostatik.
Analisis Fisik Destruktif (DPA) dan Analisis Kegagalan (FA) adalah disiplin ilmu teknik baru yang bermula pada akhir periode Perang Dunia II. Negara-negara asing mulai meneliti teknologi keandalan pada tahun 1950-an, sementara Tiongkok mulai mengembangkannya pada tahap awal reformasi dan keterbukaan.
Analisis Kegagalan (FA)
Dari akhir tahun 1960-an hingga awal tahun 1970-an, AS Militer mengadopsi program jaminan kualitas komponen yang berpusat pada analisis kegagalan. Melalui identifikasi masalah dalam manufaktur dan pengujian, menemukan penyebab melalui analisis kegagalan, meningkatkan desain, proses, dan manajemen, lalu mengulang siklus manufaktur, pengujian, analisis, dan peningkatan, tingkat kegagalan sirkuit terpadu menurun dari 7×10⁻⁵/jam menjadi 3×10⁻⁹/jam dalam kurun waktu 6–7 tahun—pengurangan empat kali lipat. Ini berhasil mendukung program rudal antarbenua Minuteman II dan program pendaratan di bulan Apollo. Jelaslah bahwa FA memainkan peranan yang sangat penting dalam proyek-proyek rekayasa besar.
Secara ringkas, peran utama FA adalah sebagai berikut::
-
Dapatkan teori dan ide untuk meningkatkan desain, proses, atau aplikasi melalui FA.
-
Turunkan rumus model keandalan prediktif dengan memahami fenomena fisik yang menyebabkan kegagalan.
-
Menyediakan dasar teoritis dan metode analisis praktis untuk kondisi uji keandalan (seperti uji umur yang dipercepat dan penyaringan).
-
Menyediakan dasar pengambilan keputusan untuk menolak seluruh batch komponen saat menangani masalah komponen dalam rekayasa.
-
Penerapan tindakan perbaikan berdasarkan FA dapat meningkatkan hasil dan keandalan, mengurangi kegagalan selama pengujian dan pengoperasian sistem, serta mencapai manfaat ekonomi yang signifikan.
Analisis Fisik Destruktif (DPA)
DPA, sebagai sarana pelengkap analisis kegagalan, adalah pengujian yang dilakukan oleh pihak ketiga yang berwenang atau pengguna selama pengujian penerimaan pengiriman produk. Fitur utamanya adalah menganalisis komponen yang berkualitas.
Peran DPA
:Mengurangi cacat merupakan bagian penting dari pekerjaan keandalan pabrik. Bahkan produk yang memenuhi syarat pun bisa saja memiliki cacat. Menganalisis produk yang memenuhi syarat menggunakan metode teknis yang sama seperti analisis kegagalan membantu menyelidiki dan mengevaluasi cacat pada komponen elektronik dengan kinerja yang baik. Dalam pengujian penyaringan sekunder, pengambilan sampel produk yang memenuhi syarat untuk dianalisis dapat dengan mudah mendeteksi cacat pada komponen elektronik pada tahap awal, memberikan umpan balik kepada produsen untuk meningkatkan proses produksi mereka. DPA membantu mengidentifikasi produk batch yang abnormal, memastikan keandalan komponen yang dipasang pada peralatan.
Misalnya, selama pengujian DPA terhadap sejumlah sirkuit terpadu impor oleh sebuah lembaga kedirgantaraan tertentu, retakan yang tidak memenuhi persyaratan standar ditemukan baik pada sampel yang diambil maupun sampel tambahan, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2. Dalam uji pengambilan sampel DPA pada kapasitor mika domestik tertentu, banyak perangkat ditemukan memiliki rongga besar antara elektroda terminal dan lembaran mika, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3. Temuan ini membantu menolak komponen dengan cacat batch, sehingga lebih menjamin keandalan produk kedirgantaraan.
[Gambar]
Secara umum, pelaksanaan DPA dan FA dalam uji penyaringan sekunder berperan penting dalam menjamin kualitas dan meningkatkan keandalan produk rekayasa utama.
Dalam proses penyaringan dan pengujian komponen, jenis kegagalan berikut mungkin terjadi::
-
Mendeteksi kegagalan komponen elektronik akibat pengaturan program yang tidak tepat;
-
Kegagalan komponen disebabkan oleh koneksi polaritas terbalik;
-
Kegagalan komponen disebabkan oleh sinyal yang salah;
-
Kegagalan komponen disebabkan oleh kelebihan tegangan listrik;
-
Kegagalan komponen elektronik akibat penyalahgunaan adaptor;
-
Kegagalan tekanan mekanis disebabkan oleh metode pemasangan/pencabutan yang tidak tepat;
-
Pembalikan polaritas yang tidak disengaja pada beberapa komponen polar selama penyimpanan.
Ada kasus nyata dari fenomena ini. Misalnya, sebuah lembaga tertentu membakar trioda akibat pengaturan program yang tidak masuk akal selama pengujian; sebuah pabrik menemukan kegagalan pada kapasitor elektrolit tantalum selama debugging sistem, dan penyelidikan menunjukkan bahwa salah satu komponen di dekat komponen bekas tersebut secara tidak sengaja terbalik polaritasnya selama penyimpanan.
