摘要：任何组件产品,如果性能指标不符合标准的要求,或性能不稳定,或收益率很低,它不能确定产品的可靠性,因此可以认为产品的可靠性的基础是建立在优良的品质特性,质量一致性、质量稳定。为了确保产品的质量和可靠性,有必要使用科学的管理方法来控制影响产品质量的主要因素,如人员、设备、设备、方法和环境在这一过程中,防止异常波动的过程参数和潜在过程的缺陷。
关键词：电子元器件；失效分析；质量；可靠性；工艺控制
电子元器件过程控制应满足的基本条件和主要步骤，并以电容器和集成电路为例。通过分析关键工艺因素与产品主要失效模式的相关性，介绍如何进行有针对性的工艺控制，从而在生产过程中进行有效的工艺控制，提高产品的质量和可靠性。
一、工艺控制的基本程序
实施电子元器件工艺控制的基本程序为:（1）收集同类产品的失效信息,分析其主要失效模式和失效机理,进行工艺因素与产品主要失效模式的相关性分析,并提出改进建议。（2）开展工程故障模式与影响分析(F M EA),分析工艺过程中可能发生的故障对产品质量和可靠性带来的影响,并采取预防措施,确保加工工艺的质量。（3）通过工艺因素与产品主要失效模式的相关性分析,确定关键工艺及其工艺特性参数,并根据参数波动对产品性能的影响,确定其控制范围,提出相应的技术保证措施。（4）建立关键工艺过程监控系统,主要包括:1）绘制典型的工艺控制流程图,并标明各检测点及其控制参数和范围;2）依据关键工艺的输入、输出特性参数及控制范围,制定工艺监控措施,建立关键工艺过程监控系统,通过工艺监控设备和控制图来监控工艺参数变化和检测工艺误差,要求有详细的质量记录,认真绘制控制图表,保证数据的可追溯性。（5）工艺过程监控系统的评审,评审内容包括:l)关键工艺控制点及各控制点工艺特性参数控制范围确定的合理性;2)所采用监控措施的可行性和有效性。（6）实施与改进:l)关键工艺过程监控系统评审通过后,经批准后正式实施;2)在实施过程中,应根据设备的现有水平,建立能够对元器件生产关键工艺过程实施有效监控的程序,每月(或季或按生产批)提供产品可靠性工艺控制监督报告,分析关键工艺特性参数的监控结果;3)分析工艺参数的波动趋向,及时调整和/或修正工艺输人参数,保证产品生产过程始终处于受控状态。
二、过程控制的一般要求
元器件产品的工艺控制应贯穿于产品制造的全过程,并根据我国国情,尽量采用先进的控制方法和技术,对影响产品质量与可靠性的主要工艺因素提出具体的控制要求,尽量消除人为的不可控因素,努力实现工艺的自动化控制和质量参数的自动化检测、调整。为能在产品生产过程中实施有效的工艺控制,进行工艺控制应满足的一般要求如下:（1）建立健全的质量保证体系,制定相应的质量保证体系文件。（2）产品应严格实行设计评审、设计定型或/和生产定型制度,且设计、工艺、检验等技术文件齐全。（3）制定同实施产品工艺控制有直接责任的部门、人员的具体职责、权限以及各有关部门在组织上和技术上的接口要求。（4）按照连续型生产和离散型生产(又可分少品种大批量生产和多品种少批量生产)类型划分,应结合生产实际分析其工艺特点,包括自动化水平的评价、工艺控制对产品质量保证程度、生产控制周期要求等。（5）为确定测量设备的偏差、极限及其再现性,在实施工艺控制前,应对测试系统进行全面检查,消除潜在的误差源,保证监控测试系统的精度和可靠性。（6）生产线上的设备应处于良好的管理状态,具备符合技术要求的生产、检测及基本的工艺监控设备,所有设备都应在使用有效期内。（7）原材料、零部件、外协与外购件的质量有保障,生产环境条件(例如温度、湿度、尘埃、化学物质、噪音、高频辐射等)有严格的控制要求。（8）应配备具有一定水平的失效分析技术人员和常规的分析设备。（9）生产线上的员工应经过相应的全面质量管理知识培训。可针对不同的岗位要求,提出人员培训的内容和目标。培训内容可包括:可靠性基础知识、质量管理、数据统计基础、分析技术、抽样、试验与评价技术等。（10）应收集、分析与工艺控制直接或相关的信息,包括:l)所需的输入质量特性--原材料、外购元器件、半成品、辅助材料等;2)详细的工艺流程图,并在流程图上应标明各工艺的控制要求;3)需监控的质量特性、工艺因素等;4)分析人员、设备、材料、方法和环境对产品制造过程的影响。（11）根据产品特点、用户要求和产品设计文件,制定实施产品工艺控制的具体计划,计划中要包括实施工艺控制应进行的各项工作及其进度安排。
三、分析工艺因素与产品主要失效模式的相关性，有针对性地工艺控制
通过分析关键过程因素之间的相关性和主要失效模式或产品的失效机理,组件制造商可以有针对性的设计和过程改进,消除不利因素影响产品质量和可靠性,和不断改善内在质量和产品的固有可靠性。
1.全密封固体负载电容器。根据关键工序的确定原则和失效分析结果表明,全密封固体钽电容器的关键工艺主要有:成型、烧结、形成、被膜、浸石墨、浸银浆和装配等;影响产品的主要失效模式主要为:击穿、漏电流大、损耗角正切大和容量变化大等,分析表明:（1）对全密封固体担电容器“击穿”和“漏电流大”失效模式有较大影响的工艺因素主要有:烧结工艺的温度、时间和真空度等工艺因素;形成工艺的电流密度、温度、形成液、水质和阳极清洗等工艺因素;被膜工艺的温度、分解次数、分解时间、水气量、溶液比重和涂硅胶等工艺因素。（2）对全密封固体钽电容器“损耗角正切大”和“容量变化大”失效模式有较大影响的工艺因素主要有:被膜工艺的温度、分解次数、分解时间、水气量、溶液比重和涂硅胶等工艺因素;浸石墨工艺的石墨含量、浸渍次数和P H值等工艺因素;浸银浆工艺的银含量、粘度和附着力等工艺因素;装配工艺的温度、时间、阳极干燥、焊剂清洗和外壳质量等工艺因素。
2.集成电路。双极模拟集成电路。为了更好地说明如何根据工艺因素与产品主要失效模式相关性的分析结果实施有针对性的工艺控制,现以双极模拟集成电路为例作进一步的介绍。根据多年的研究和失效分析,认为影响双极模拟集成电路可靠性最主要的失效模式是误差放大器参数漂移超差,主要失效机理是芯片表面离子沾污。为了了解工艺过程对参数漂移表面界情况的影响,采用了一种能够表征器件表面界真实情况而又易于实施的工艺监测方法—测低硼及其以后各工序结束后的X结漏电流lx,即用漏电流lx来表征硅圆片的质量状况。利用工艺监测技术(P C M),对双极模拟集成电路生产工艺过程进行监控和对其参数漂移失效的原因进行分析,并有针对性地采取纠正措施及其控制效果的情况如表1所示。
表1双极模拟集成电路的主要失效模式、失效机理及其改进建议分析
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实践表明,通过工艺因素与产品主要失效模式的相关性分析,确定关键工艺及其工艺特性参数,并根据参数波动对产品成品率、质量和可靠性的影响进行工艺参数控制,提出相应的控制措施和改进方法,是提高产品质量和可靠性的重要途径。
总之，基于分析的主要失效模式和失效机制的产品,主要过程影响因素确定产品的质量和可靠性,根据产品的工艺特点,提出了具体控制要求的关键过程控制点消除或控制的主要失效模式的产品,提高产品的产量和可靠性。
参考文献：
[1]焦明师,电子元器件工艺控制技术讨论.2017.
[2]张慧晓.双极C I参数漂移模式的工艺控制技术.2 016.
论文作者:谢依烨,张雅楠,张晨
论文发表刊物:《电力设备》2019年第22期
论文发表时间:2020/4/13
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