封裝形式對電子元器件長期儲存可靠性研究
時間：2017-10-19
信息產業(yè)與技術研究部 張倩
電子元器件的長期儲存（LTS）是指以非加電狀態(tài)持續(xù)保存一段相當長的時間。具體保存時長依據使用環(huán)境而不同，在商用領域一般要求超過12個月，而在軍事和航空航天領域一般要求超過5年，但在實際使用中，軍事領域用電子元器件的長期儲存常需達到20年甚至更長。軍用電子元器件的封裝形式主要有氣密封裝（Hermetic Packages）、塑料封裝（Plastic Encapsulated Microcircuits，PEM）和不封裝的裸芯片三種。電子元器件在長期儲存期間發(fā)生的性能退化主要由不適宜的儲存環(huán)境和不當的人為操作等原因造成。環(huán)境因素包括靜電、溫度、濕度、污染物、氧氣、太陽光或紫外光源等；人為操作包括擺放、震動、沖擊等；其他因素包括封裝和包裝的壽命和特性等。
在決定對某個元器件進行長期儲存后，從該元器件的采購起就應給予特別注意，包括制定儲存計劃、評估供應源、入場檢驗、建立儲存日志、檢查包裝材料和控制儲存環(huán)境六步驟，每一個步驟都有具體的標準和明確要求。除通用儲存要求外，塑封器件和裸芯片還需額外保護措施。
據美國國家航空航天局（NASA）、美國QP半導體公司、Spansion公司、德州儀器公司、Micross公司和英國Alter公司等機構的調查和實驗結果，如果遵照要求妥善儲存，氣密封裝、塑料封裝和裸芯片均可實現長期儲存：氣密封裝的常規(guī)儲存年限是10至20年；塑封器件儲存期超過15年；裸芯片儲存期超過20年；該實驗結論普遍適用，即對于抗輻射等特殊元器件并不需要額外采取更多的特殊保護步驟。
在建立了完備操作標準和規(guī)范的基礎上，通過選擇適宜存儲的電子元器件、制定正確全面的儲存計劃、設定適宜的儲存環(huán)境、選擇合適的包裝材料、定期進行檢查等措施，氣密封裝、塑料封裝和裸芯片這三種封裝方式均可實現儲存期超過15年的長期儲存，但裸芯片封裝在使用靈活性和存儲空間上更具優(yōu)勢。需指出的是，長期存儲的研究并不是一勞永逸的事情，需隨著新器件材料和結構的不斷發(fā)展持續(xù)開展研究，以保證新器件也能在長期儲存后滿足使用需求。