Na sociedade moderna, a indústria aeroespacial está a todo vapor. Tendo aprendido lições pagas com sangue e por meio de experiências, as pessoas estão cada vez mais se concentrando em pesquisa e exploração em engenharia de confiabilidade. A confiabilidade dos componentes eletrônicos é a base da engenharia de confiabilidade e também a tarefa mais complexa dentro dela. Da produção à triagem secundária, passando pela depuração da instalação e aplicação final, garantir a confiabilidade dos componentes eletrônicos é de grande importância. Este artigo resume principalmente o trabalho de garantia de confiabilidade no processo de triagem secundária de componentes.
A triagem secundária é um processo crucial de garantia de confiabilidade dos componentes antes que eles sejam instalados. Entretanto, a operação e a proteção inadequadas durante a triagem secundária podem deixar perigos ocultos para a aplicação de componentes eletrônicos ou causar falhas diretamente. Portanto, em testes de triagem secundária, é fundamental garantir a confiabilidade dos componentes eletrônicos em aspectos como proteção ambiental, revisão de operação e manuseio cuidadoso, proteção eletrostática e DPA. & FA.
Os componentes eletrônicos têm requisitos específicos para seu ambiente operacional, especialmente em relação à temperatura, umidade, estresse elétrico e estresse mecânico. Dispositivos sensíveis à temperatura, como sensores de temperatura e termistores, devem ser armazenados em condições normais de temperatura o máximo possível durante o armazenamento e a operação. Durante a operação, eles devem ser evitados em recipientes com alta resistência térmica e baixa condutividade térmica; caso contrário, mudanças bruscas de temperatura podem causar falha do dispositivo, ou condições prolongadas de alta temperatura podem levar à fadiga por estresse térmico.
Os componentes eletrônicos geralmente devem ser manuseados com cuidado (pegados e colocados com cuidado); caso contrário, podem ocorrer deformações no formato ou alterações dimensionais. Ao inserir ou remover componentes de dispositivos de teste, deve-se evitar força excessiva, pois pode causar danos mecânicos ou fadiga por estresse mecânico. Sob a condição de garantir um bom contato, a tensão aplicada aos pinos dos componentes deve ser minimizada.
A umidade de armazenamento não deve ser muito alta; caso contrário, pode ocorrer corrosão da superfície dos pinos ou deterioração do desempenho elétrico. QJ2227-92
Requisitos para armazenamento e reinspeção vencida de componentes eletrônicos para uso aeroespacial
(Cláusula A2) especifica o período efetivo de armazenamento e o ambiente de armazenamento para componentes eletrônicos: quanto maior a umidade de armazenamento, menor o período efetivo de armazenamento.
Além disso, dispositivos sensíveis à radiação, como dispositivos optoeletrônicos, devem ser mantidos longe de fontes de radiação para evitar danos causados pela radiação.
Fontes de eletricidade estática
:A eletricidade estática vem de várias fontes. Na vida cotidiana, fontes comuns incluem triboeletrificação, eletricidade induzida, corpos humanos e poeira. Na produção industrial, cargas estáticas são facilmente geradas devido ao movimento mecânico, indução eletromagnética, etc., portanto, cargas estáticas também podem existir em objetos mecânicos.
Além disso, a radiação e a absorção de quanta de energia também podem gerar cargas. Em materiais, especialmente materiais semicondutores, a absorção dos quanta de energia correspondentes faz com que cargas na banda de valência saltem para a banda de condução, formando cargas livres. Alternativamente, os quanta de energia de radiação podem fazer com que cargas na banda de condução saltem para a banda de valência, reduzindo o número de cargas na banda de condução e resultando em desequilíbrio de carga. O diagrama esquemático é o seguinte:
[Imagem]
Introdução aos modelos e classificação de descarga eletrostática (ESD)
: Internacionalmente, a ESD pode ser categorizada em três modelos principais: Modelo do Corpo Humano (MCH), Modelo da Máquina (MM) e Modelo de Descarga. O HBM tem uma resistência equivalente relativamente grande, enquanto o MM tem uma resistência equivalente um pouco menor. O Modelo de Descarga refere-se à descarga causada por cargas estáticas induzidas, que pode incluir o Modelo de Dispositivo Carregado (CDM), Modelo de Indução de Campo Elétrico e Modelo de Chip Carregado. Com o surgimento dos nanodispositivos e o avanço dos processos de semicondutores para a nanoescala, o impacto do Modelo de Descarga em componentes eletrônicos se tornará cada vez mais proeminente.
Os níveis de sensibilidade à ESD são classificados de acordo com os tipos de componentes e a sensibilidade eletrostática. De acordo com GB1649-93
Esboço para Controle de Descarga Eletrostática em Produtos Eletrônicos
, eles são divididos em Nível 1 (0–1999V), Nível 2 (2000V–3999V) e Nível 3 (4000V–15999V).
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Os componentes eletrostaticamente sensíveis de nível 1 geralmente incluem dispositivos de micro-ondas, transistores de efeito de campo MOS discretos, dispositivos de onda acústica de superfície (SAW), transistores de efeito de campo de junção (JFETs), dispositivos de carga acoplada (CCDs), diodos Zener de precisão, amplificadores operacionais, resistores de película fina, circuitos integrados, circuitos híbridos usando componentes de nível 1 e circuitos integrados de altíssima velocidade (VHSIC).
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Os componentes sensíveis de nível 2 incluem componentes e microcircuitos identificados como Nível 2 por meio de dados de teste, redes de resistores de precisão, circuitos híbridos usando componentes de Nível 2 e transistores bipolares de baixa potência (Ptot < 100mW, CI < (100mA).
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Os componentes e microcircuitos de nível 3 incluem aqueles identificados como nível 3 por meio de dados de teste, diodos de pequeno sinal com Ptot < 1W ou 1o < 1A, retificadores de silício com requisitos gerais, dispositivos optoeletrônicos e resistores de chip.
Para componentes com diferentes níveis antiestáticos, a atenção à proteção antiestática deve ser aumentada de acordo, e medidas antiestáticas apropriadas devem ser tomadas.
Danos Eletrostáticos e Proteção
: Danos eletrostáticos afetam principalmente as portas isoladas de transistores de efeito de campo, dispositivos periféricos de circuitos (como diodos de proteção), resistores de película fina e tiras metalizadas. Danos graves podem causar diretamente a quebra ou destruição do dispositivo. Alguns circuitos danificados por eletricidade estática podem não apresentar problemas por meio de inspeção visual ou testes de parâmetros elétricos, e danos menores podem não ser detectados mesmo por meio de testes e medições de parâmetros elétricos, deixando perigos ocultos para a aplicação do dispositivo. Após danos eletrostáticos, podem ocorrer modos de falha como circuitos abertos, curtos-circuitos, deterioração de curvas características, aumento de corrente reversa e características de frequência degradadas. Portanto, a proteção eletrostática também é crucial em laboratórios de triagem secundária.
Além de seguir as disposições e requisitos de normas e especificações relevantes, a proteção eletrostática também deve considerar as fontes de eletricidade estática e as condições para descarga eletrostática.
Análise Física Destrutiva (DPA) e Análise de Falhas (AF) são disciplinas emergentes de engenharia que se originaram no final da Segunda Guerra Mundial. Países estrangeiros começaram a pesquisar tecnologias de confiabilidade na década de 1950, enquanto a China começou a desenvolvê-las no estágio inicial de reforma e abertura.
Análise de Falhas (AF)
Do final da década de 1960 ao início da década de 1970, os EUA os militares adotaram um programa de garantia de qualidade de componentes centrado na análise de falhas. Ao identificar problemas na fabricação e nos testes, encontrar causas por meio da análise de falhas, melhorar o design, os processos e o gerenciamento e, então, repetir o ciclo de fabricação, testes, análise e melhoria, a taxa de falhas de circuitos integrados diminuiu de 7×10⁻⁵/h para 3×10⁻⁹/h em 6 a 7 anos — uma redução de quatro ordens de magnitude. Isso apoiou com sucesso o programa de mísseis intercontinentais Minuteman II e o programa de pouso na Lua Apollo. É evidente que a FA desempenha um papel indispensável em grandes projetos de engenharia.
Em resumo, as principais funções da FA são as seguintes::
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Obtenha teorias e ideias para melhorar design, processos ou aplicações por meio do FA.
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Derive fórmulas de modelos de confiabilidade preditiva entendendo os fenômenos físicos que causam falhas.
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Fornecer uma base teórica e métodos de análise prática para condições de teste de confiabilidade (como testes de vida acelerados e triagem).
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Forneça uma base para a tomada de decisões sobre a rejeição de um lote inteiro de componentes ao lidar com problemas de componentes na engenharia.
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A implementação de medidas corretivas baseadas em FA pode melhorar o rendimento e a confiabilidade, reduzir falhas durante os testes e a operação do sistema e obter benefícios econômicos significativos.
Análise Física Destrutiva (DPA)
O DPA, como meio complementar à análise de falhas, é um teste conduzido por uma terceira parte autorizada ou pelo usuário durante os testes de aceitação de entrega do produto. Sua principal função é analisar componentes qualificados.
Funções do DPA
:A redução de defeitos é uma parte fundamental do trabalho de confiabilidade da fábrica. Mesmo produtos qualificados podem apresentar defeitos. Analisar produtos qualificados usando os mesmos métodos técnicos da análise de falhas ajuda a investigar e avaliar defeitos em componentes eletrônicos com bom desempenho. Em testes de triagem secundários, a amostragem de produtos qualificados para análise pode detectar facilmente defeitos em componentes eletrônicos em um estágio inicial, fornecendo feedback aos fabricantes para melhorar seus processos de produção. O DPA ajuda a identificar produtos de lotes anormais, garantindo a confiabilidade dos componentes instalados nos equipamentos.
Por exemplo, durante os testes de DPA de um lote de circuitos integrados importados por um determinado instituto aeroespacial, foram encontradas rachaduras que não atendiam aos requisitos padrão tanto nas amostras amostradas quanto nas amostras adicionais, conforme mostrado na Figura 2. Em testes de amostragem de DPA de certos capacitores de mica domésticos, muitos dispositivos apresentaram grandes vazios entre os eletrodos terminais e as folhas de mica, conforme mostrado na Figura 3. Essas descobertas ajudam a rejeitar componentes com defeitos de lote, garantindo assim melhor confiabilidade dos produtos aeroespaciais.
[Imagens]
Em geral, a realização de DPA e FA em testes de triagem secundários desempenha um papel significativo na garantia da qualidade e na melhoria da confiabilidade dos principais produtos de engenharia.
No processo de triagem e teste de componentes, os seguintes tipos de falhas podem ocorrer:
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Falhas de detecção de componentes eletrônicos devido a configurações inadequadas do programa;
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Falhas de componentes causadas por conexão de polaridade reversa;
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Falhas de componentes causadas por sinais errados;
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Falhas de componentes causadas por sobrecarga de tensão elétrica;
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Falhas de componentes eletrônicos devido ao uso indevido de adaptadores;
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Falhas por estresse mecânico causadas por métodos inadequados de conexão/desconexão;
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Reversão acidental da polaridade de alguns componentes polares durante o armazenamento.
Houve casos reais desses fenômenos. Por exemplo, um certo instituto queimou um triodo devido a configurações de programa irracionais durante os testes; uma fábrica encontrou falhas em capacitores eletrolíticos de tântalo durante a depuração do sistema, e a investigação mostrou que um dos componentes próximos aos usados teve sua polaridade invertida acidentalmente durante o armazenamento.
