航空电子元器件二次筛选与印制板组件检验

宋 亮 ，陈瑜轩

（1.海军装备部 陕西 西安710043；2.中国航空计算技术研究所 陕西 西安 710068）

航空电子产品的质量和寿命取决于产品设计、研制生产和试验全过程的质量,而电子元器件的质量又是整个产品的基础。航空电子产品往往因为一个小小的电子元器件的失效而导致整个产品的失效，电子元器件二次筛选就是利用外加应力或用检测手段，将早期失效的元器件从整批产品中剔除掉，从而保证保留下来的元器件有较高的质量，从源头上确保电子产品的质量和寿命。在元器件质量和可靠性得到充分保证的前提下，不断提高印制板组件加工和检验水平才能使模块乃至整机的质量得到提升，充分保证航空电子产品的质量。

1 航空电子元器件二次筛选

高可靠性的电子元器件包括设计和生产环节，再好的生产工艺和生产控制还是不可避免地会产生一些有缺陷、质量不符合要求的产品。二次筛选就是针对不同的失效模式进行一些试验以剔除不合格的，或由于某种缺陷会引起早期失效的电子元器件[1]。

目前，国内电子元器件的生产水平，总体上与航空产品的使用要求相比尚存在着一些差异，厂家进行的一次筛选，筛选项目和应力要求也不一定能满足产品研制的需要；进口的电子元器件，大多存储时间较长，质量参差不齐，其中还可能存在许多假冒伪劣品。而航空产品往往针对性很强，对存在某种失效模式的元器件必须严格剔除，否则不能保证产品可靠地进行工作。这些都要求我们通过二次筛选来保证元器件的质量。电子元器件的二次筛选是元器件质量控制工作中的重要措施之一，对产品的可靠性保证有着重要意义。

二次筛选有多种试验手段，每一种手段都针对着一定的失效模式，有些手段对其针对的失效模式的剔除率还很高，但一般说来，绝对做不到百分之百。

筛选试验可分为常规筛选和特殊环境筛选 (如抗辐射、盐雾等),常规筛选方法主要有如下几种:

1)检查筛选:检查筛选可采取镜检、红外线筛选、X射线筛选,红外线筛选可以剔除体内或表面热缺陷严重的器件,X射线主要用于检查管壳内有无外来物和装片、键合或封装工序的缺陷以及芯片裂纹;

2)密封性筛选:用于剔除管壳及密封工艺中所在的缺陷,如裂纹、微小漏孔、气孔以及封装对位欠佳;

3)环境应力筛选:如振动加速度、冲击加速度、离心加速度、温度循环和热冲击等;

4)寿命筛选:如高温贮存、低温贮存、老炼筛选等;

5)电测试筛选[2]。

航空电子元器件二次筛选的项目及其应力选择应是针对着产品的使用要求来制订的，制定出来的筛选要求，既不能过严，也不能过松。过严的筛选要求，将淘汰能满足产品使用需要的元器件，加大筛选成本和元器件使用成本，在特定情况下，可能还会对元器件造成损伤，反而留下了质量隐患；过松的筛选要求，则会使一些不满足产品使用要求的元器件顺利通过筛选关。从而降低了产品的可靠性水平，所以在实际操作中必须定出合适的筛选项目及应力要求[3]。

筛选项目的确定：

进行二次筛选之前,首先供需双方要按照有关元器件国家标准、军企标准等有关标准制定相应的二次筛选条件和技术要求,并根据产品总规范的要求来选择试验项目。以下是几种主要的试验方法及元器件的适用范围:GJB 360A-96《电子及电气元件试验方法》,适用于电阻器、电容器、电感器、连接器、开关、继电器、变压器等电子及电气元件。GJB 128-97《半导体分立器件试验方法》[4],适用于各种半导体分立器件。GJB 548B-2005《微电子器件试验方法和程序》[5]适用于微电子器件。筛选试验标准在执行过程中不能随意改动。对静电敏感器件,在筛选、测试时应按有关规定进行防静电处理。

选择筛选应力的主要原则是:

1)筛选应力类型应选择能激发早期失效的应力,根据不同器件掌握的信息及失效机理来确定；

2)筛选应力应以能激发出早期失效为宗旨，使器件各种隐患和缺陷尽快暴露出来；

3)筛选应力不应使正常器件失效；

4)筛选应力去掉后,不应使器件留下残余应力或影响器件的使用寿命；

5)应力筛选试验持续时间应能充分暴露早期失效为原则。

电子元器件在进行二次筛选时应注意的几个问题：应实行100﹪的筛选。这样才能最大限度地剔除存在有某种失效模式的元器件。针对产品的用途进行有选择性的筛选。例如：抗幅照能力的考核就是航天电子设备是必须考虑的。对由于手段问题不能进行筛选的元器件，须采取其它的控制方式来保证其质量。例如在使用的电路上进行一些试验或者委托其它单位进行试验等等。考虑到二次筛选的局限性，必须严格控制它的失效率[6]。

2 印制板组件检验

通过二次筛选确保了元器件的质量之后生产上就要进入印制电路板的装配。及时检验，及时结果分析和及时的纠正错误，可以避免废品，改善质量和降低损耗。印制板组件的特性质量分为3个级别，即理想状况，可接受的和拒收的状况。每个级别所包含的内容建立了产品每一个等级的“可接受标准”[7]。

1)理想状况：描述了所要求的条件，这个条件可以不是必需的来保证印制板在其运用环境的可靠性。

2)接收状况：指出所描述的条件中，而不必是完美的，要在印制板的使用环境中保持其完整性和可靠性。

3)拒收状况：指出所描述的条件可在印制板的使用环境中保证其可靠性是不充分的。拒收状况认为至少是产品的一个级别或多个级别不可接收，但可被相关接受标准所说明的其他级别接受[8]。

这里所叙述的理想状况，可接受的和拒收状况及相关的接受标准，是对于一般的工业实际情况。每个特殊产品设计的要求会同这些标准不同。应特别指出，在接受状况中有一类缺陷属于制程警示。例如，印制板组件在检验中发现的白斑问题，白斑是一个内部状况，出现在增强层压基材的编制纤维中。在编制交叉点，结合界限处分开了。形成白斑的主要原因是湿气的结合，很容易扩散到环氧树脂—玻璃布中，和焊接是温度高的元器件中。元器件安装的局部高温引起陷入的湿气蒸发并断开环氧树脂—玻璃布在乖点的结合。试验得知环氧树脂—玻璃布吸收大气中的湿气，当湿气超过0.3﹪重量时，就会产生白斑。事实上，基于所有军事和工业试验，白斑是没有影响的。IPC行业和军事机构进行了广泛的试验，在极端环境条件下，长时间放置若干个白斑组件，没有发现白班的增长、扩大或损坏组装功能，白斑不应是拒收的原因。但是白斑的出现要认为是一个过程指示，必须引起足够的重视，它说明在印制板组件的加工过程中预热烘干不够充分，产品加工过程的工艺要求或者执行上出现了问题，加工过程处在时空的边缘，必须及时纠正，任其继续发展就会出现更大的缺陷，从而影响整个产品的质量[9]。

印制电路板的装配需要许多连续的操作。那么那个生产环节进行检验最有利？每个步骤采用何种检测技术最好？典型的印制电路板装配工作始于一块裸板，然后上焊剂和安置元器件进行红外线软熔焊接或者手工焊接一些附加的元器件，具体的操作顺序可跟随产品性能而变更。检测的重点如下：摞板：确保没有短路和开路之处，互连线应具有适当的电流承受能力，保证金属化孔的完整性。焊剂：焊剂要适量，不宜太多，要共面、均匀、位置正确。元器件布局：每个元器件应定位准确，排列整洁。焊接质量：焊点的电气和机械性能良好，没有漏焊或者虚焊。这种考虑不是一成不变的，一种能很好的完成某种检测任务的系统或许不能很好的完成其他的检测任务，某些特定的检测任务，往往还需借用特殊的方法和仪器来进行。光束和影像正确的元器件布局和上焊料的位置可以轻易的由二围图像检查，直接得出结论。元器件和焊料的检查可以组合采用二维电视成像分析和三维激光厚度测量完成，也可以采用三维激光成像完成。通常，三维激光系统能够在生产线的生产周期中完整的检查一块印制电路板。对于大量或高速的生产操作来说，自动检查必不可少，但是也不能忽略人工检查。利用简易影像系统或者光学显微镜比用自动系统成本小很多[10]。

航空电子产品在使用和贮存过程中要求具有良好的三防(防潮、防霉、防盐雾)保护能力,即要能承受潮湿、霉菌和盐雾环境的考验。为使电子产品(主要是指印制电路板)具有良好的三防保护能力,都要在印制电路板调试后喷涂三防保护涂料。应对印制板组件的检验还应对其涂覆层的外观质量、涂覆的连续性、涂覆层的厚度以及气泡和空洞等方面的缺陷进行检验。检验内容如下:

1)涂层均匀光亮,无缺损,无不润湿、空洞、褶纹、斑点或橘皮等缺陷,无外来杂物,无直径超过1 mm的气泡,且气泡不应该在两根导线间形成桥接；

2)无漏涂部位,漆层无堆积、剥离和外溢,漆层无多处划痕,允许1处～2处流痕划痕针孔；

3)涂覆区与禁涂区分界正确明显,禁涂区无残留掩蔽材料和无任何漆液。

3 结束语

航空电子元器二次筛选与印制板组件检验的范围很广，虽然通过二次筛选不可能把所有的缺陷全部剔除，不可能提高元器件的质量等级，但是为了提高产品的质量和可靠性就必须严格控制元器件的质量，只有在元器件质量和可靠性得到充分保证的前提下不断提高印制板组件加工和检验水平，才能使模块乃至整机的质量得到提升，进而使整个产品的质量得到充分保证。

[1]沈任元.常用电子元器件简明手册[M].北京:机械工业出版社,2010.

[2]陈梓城.电子设备维修技术[M].北京:机械工业出版社,2008.

[3]吉田弘之(日).电子元器件的故障原因及其对策[M].北京:中国标准出版社,2004.

[4]国防科学技术工业委员会.GJB128A—1997.半导体分立器件试验方法[S].北京：国家军用标准，1997.

[5]国防科学技术工业委员会.GJB548B—2005.微电子器件试验方法和程序[S].北京：国家军用标准，2005.

[6]刘冰,罗迪华.航空电子元器件的质量控制[J].洪都科技，2004，8(11)：78－79.LIU Bing,LUO Di－hua.Quality control avionics components[J].Hongdu Technology,2004,8(11):78－79.

[7]黄萍,张静.印制电路组件三防涂覆工艺研究[J].电子工艺技术,2007,28(7):324－326.HUANGPing ZHANGJing.Research printed circuit assembly of three anti－coating process[J].Electronic Technology,2007,28(7):324－326.

[8]张立明.印制板组件的三防涂覆及其去除工艺[J].电子工艺技术,2009,30（3）:155－157.ZHANG Li－ming.Three anti－coated printed circuit board assembly and removal process[J].Electronic Technology,2009,30(3):155－157.

[9]IPC－A－610E CN电子组件的可接受性[S].行业标准,2010.

[10]于海燕.电子元器件的使用选择[J].绿色质量工程,2010,4(2):29－30.YU Hai－yan.Use the selection of electronic components[J].Green Quality Engineering,2010,4(2):29－30.