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封装形式对电子元器件长期储存可靠性研究

时间:2017-10-19
  


信息产业与技术研究部 张倩


电子元器件的长期储存(LTS)是指以非加电状态持续保存一段相当长的时间。具体保存时长依据使用环境而不同,在商用领域一般要求超过12个月,而在军事和航空航天领域一般要求超过5年,但在实际使用中,军事领域用电子元器件的长期储存常需达到20年甚至更长。军用电子元器件的封装形式主要有气密封装(Hermetic Packages)、塑料封装(Plastic Encapsulated Microcircuits,PEM)和不封装的裸芯片三种。电子元器件在长期储存期间发生的性能退化主要由不适宜的储存环境和不当的人为操作等原因造成。环境因素包括静电、温度、湿度、污染物、氧气、太阳光或紫外光源等;人为操作包括摆放、震动、冲击等;其他因素包括封装和包装的寿命和特性等。

在决定对某个元器件进行长期储存后,从该元器件的采购起就应给予特别注意,包括制定储存计划、评估供应源、入场检验、建立储存日志、检查包装材料和控制储存环境六步骤,每一个步骤都有具体的标准和明确要求。除通用储存要求外,塑封器件和裸芯片还需额外保护措施。

据美国国家航空航天局(NASA)、美国QP半导体公司、Spansion公司、德州仪器公司、Micross公司和英国Alter公司等机构的调查和实验结果,如果遵照要求妥善储存,气密封装、塑料封装和裸芯片均可实现长期储存:气密封装的常规储存年限是10至20年;塑封器件储存期超过15年;裸芯片储存期超过20年;该实验结论普遍适用,即对于抗辐射等特殊元器件并不需要额外采取更多的特殊保护步骤。

在建立了完备操作标准和规范的基础上,通过选择适宜存储的电子元器件、制定正确全面的储存计划、设定适宜的储存环境、选择合适的包装材料、定期进行检查等措施,气密封装、塑料封装和裸芯片这三种封装方式均可实现储存期超过15年的长期储存,但裸芯片封装在使用灵活性和存储空间上更具优势。需指出的是,长期存储的研究并不是一劳永逸的事情,需随着新器件材料和结构的不断发展持续开展研究,以保证新器件也能在长期储存后满足使用需求。