塑封器件具有性能优、体积小、重量轻、品种多样、购买容易等特点，在材料及工艺不断进步的今天，其质量水平也在逐步提升，被航空、电子、通信、空间等军用领域大量采用。虽然塑封器件具有如此多的优点，但由于塑封器件具有材料热稳定性差、非气密性，且易于吸附周围环境水汽等特点，存在很大的用可靠性问题。另外，军工单位采购塑封器件的品种多、数量少，许多大型厂家不愿意接订单，大多数情况下只能通过代理商渠道购买，增加了采购环节质量控制的难度;另一方面，许多不良代理商通过对塑封器件通过假冒、翻新、混批等方法来获得更大的利润，导致塑封器件质量控制变得非常复杂。因此，针对塑封器件的主要失效机理及目前的质量现状，军代表应该从加强采购环节、检验环节及使用环节等方面入手，加强塑封器件的质量控制。

　　主要失效机理及质量现状

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　　塑封器件主要失效机理

　　塑封器件由于固有的结构以及材料的特点，具有潮湿敏感度高、不能气密封装的特性。尽管在包装材料、芯片钝化、加工工艺方面己取得长足的进步，但在湿度较高的环境条件下长时间贮存时，塑封器件会不断吸收潮气；如果封装材料含有电离子，还可能在芯片内的金属与内引线键合处产生电漂移，造成芯片电参数漂移、短路、开路等失效模式。塑封器件吸附了湿气之后，在后续工艺加工中，特别是在产生热量的工艺中，塑封器件内部的潮气受热变成水蒸气，并迅速膨胀，容易发生内部分层、键合损伤、金属化腐蚀或热膨胀。另外，塑封器件含有金属、粘接材料、塑模化合物等各种不同性质的材料，在温度不断发生变化时，会导致封装体和芯片间发生形变，在不同材料间产生裂缝，进一步导致杂质和潮气的浸入，引起失效。

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　　塑封器件的质量现状

　　由于军用电子产品存在元器件用量少、品种多、可靠性要求高的特点，决定了军品承制单位无法在生产商身上获得采购话语权，通过代理商代购成为唯一的选择。但在利润的驱使下，个别代理商根据军工单位某些特殊要求，如同批次、生产年限等，回收使用过的塑封器件重新打印标识或引线处理(翻新)；将过期产品重新进行批次标识(翻新);不同批次塑封器件重新统一标识(混批、翻新)；对某些性能相同的通用型器件，根据客户采购需要进行封装、标识(假冒)，然后作为原厂产品进行销售，通过这些低劣手段“生产”的塑封器件，成为市场上大量的假冒翻新器件的主要来源。据了解，在我国某些地区，回收翻新处理这些塑封器件己经形成产业，甚至有流水作业的翻新生产线，致使越来越多的翻新假冒伪劣器件流入正规的市场销售，导致目前塑封器件市场较为混乱，采购的塑封器件假冒、翻新、混批问题时有发生。

　　如何控制塑封器件质量

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　　加强采购渠道控制

　　首先，军代表必须组织物资采购部门对塑封器件供货厂家进行清理、归类，通过现场和文件考察后集中选择3-4家市场信誉好的一级代理商进行集中采购。其次，军代表须会同承制单位编制《合格供方目录》，每年军厂双方对供方能力进行综合评分，并定期对供方的综合情况进行再评价，军厂双方都应建立并保存评价记录和供方档案，避免引起军厂争议。

　　另外，军代表必须要求承制单位与供方在签订合同时附加供货质量保证协议，明确产品质量控制要求及质量问题处理要求。对采购产品入厂检验及使用过程中发现的质量问题，坚持“军工产品，质量第一”、“三不”、“三不放过”原则，责成供应商进行分析与整改。督促承制单位针对供应商建立评价考核实施细则，并不定期组织承制单位按细则进行评价。对供货合格率出现异常、某段时间内出现多次同一失效模式或出现重大质量问题的供方，在问题出现1个月内由军代室组织物资采购、设计、生产等相关部门对其进行重新评价，审查其质量保证能力，如判定为个案，可保留其合格供方资格，但应将其供方等级下调；如判定为系统性问题，则取消其合格供方资格。

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　　加强入厂检验控制

　　为确保采购的塑封器件质量，必须加强入厂检验控制，杜绝假冒、翻新、伪劣塑封器件进入生产现场。军代表应会同承制单位制定塑封器件入厂检验规范，并报军厂双方领导审批后下发执行。在规范中应重点对以下内容进行规定。

　　第一，外部目检。塑封器件不属于密封器件，但必须进行模塑化合物完整性检查，包括封装变形、包封层外来物、空洞、裂纹等都是检查的重点。同时，针对目前塑封器件市场现状，军代室应鼓励承制单位通过“走出去”、“请进来”、“个人讲”、“大家评”等多种方式加强内部和外部检验机构的沟通与交流，开展塑封器件辨识方法的研究，建立塑封器件有效识别方法。在入厂检验规范中应明确外观100%进行检验，检查各批产品型号、批次、产地等可追溯性标识信息是否清晰、一致;塑封表面有无磨痕、缺损等。

　　第二，性能检测。按照入厂检验规范和GJB179A-96全数或抽样进行电性能测试及试用检验，确保采购产品满足产品使用要求。

　　第三，对塑封封装质量及长期可靠性进行评价，100%进行X射线检查和/或声学扫描显微镜检查，以剔除工艺不良，以及可能出现分层缺陷的器件。

　　第四，军厂双方应对入厂检验过程中发现的具有翻新痕迹、混批等异常现象以及器件入所检验合格率进行统计，并建议工厂将此指标纳入物资采购部门及供应商的考核评价体系，对物资采购部门采购质量进行监控。

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　　加强贮存环境控制

　　由于塑封器件易于吸附空气中的潮气，容易造成塑封器件出现分层、腐蚀以及爆米花等现象，因此，塑封器件保存环境对塑封器件可靠性影响不容忽视。

　　军代表应督促物资采购部门在塑封器件采购回厂后按照说明书配置适宜的环境设施，确保在规定条件下存放，同时应制定检查计划，定期或不定期对贮存环境进行检查。塑封器件在不拆封的情况下通常可以存放一年，拆封后，根据潮湿敏感标号，应在规定的时期内使用。如若潮湿敏感度为4，则应在72 h内用完；若潮湿敏感度为3，则可在168 h内用完。潮湿敏感度数字越大，可在外部放置的时间越短。当塑封器件拆封后无法用完时，应立即贮存于干燥箱或抽真空保存，避免塑封器件吸收空气中的潮气。

　　值得一提的是，由于军工单位的可靠性要求较高、采购量少，在各经销商处可能存在零散封装、环境无法有效控制等情况，因此，军工单位塑封器件应按潮湿最高的敏感等级对待。

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　　设计选用控制

　　塑封器件受到过电应力作用及热应力作用导致器件损坏是塑封器件失效的主要原因之一。因此，军代表应督促承制单位建立设计人员常训机制，提高设计人员对塑封器件的使用能力。

　　首先，设计人员应了解器件抗过电应力的能力，在进行设计时尽量留足裕度，并且在敏感的部位设计具有保护作用的电路结构。

　　其次，塑封器件由塑料等塑脂类聚合物材料封装而成，器件封装后，金丝球被塑封材料紧固包裹，由于芯片与塑封材料热膨胀系数差别较大，器件在经历温度冲击等试验时，键合点部位应力集中，造成金丝球受到热应力作用。因此，塑封材料与芯片的热膨胀系数的匹配程度直接影响其抗低温以及温度冲击的能力。若热膨胀系统差异较大，将直接导致塑封器件分层或开裂，这就要求设计人员在选用塑封器件时，除了抗过电应力能力外，还应重点关注产品本身的温度试验条件，以及所选择的塑封器件的温度范围及其匹配性。

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　　工艺组装控制

　　承制单位应制定工艺组装操作流程图，教育工人严格按照流程图进行操作。应该强调的是，在工艺组装过程中，开封取用塑封器件时，应观察塑封器件包装内的湿度指示卡，若开封前发现湿度指示卡指示的湿度在30%以下，说明塑封器件是干燥的，可以使用;若在30%以上或未在规定时间内使用完以及使用超期贮存的塑封器件时，在工艺装配前，必须进行烘干处理。烘干的温度及时间与厂家采用的塑封材料密切相关，需根据使用说明书要求而定，烘焙温度越低，烘焙时间越长;烘焙温度越高，烘焙时间越短，但烘焙温度不宜过高，若烘焙温度过高，可能直接导致内部潮气气化而分层。

　　另外，塑封器件在组装焊接过程中，由于温度急剧升高(如回流焊时峰值温度高达260℃)，水汽蒸发将导致分层部位压力变大，可能引起内部裂纹、键合脱键断裂，严重时会引起外部裂开。因此，在工艺加工过程中，对塑封电路的使用应注意控制工艺参数，选择符合要求的温度范围和变化率，防止器件内部分层。塑封器件装机后，仍需加强防护，避免器件吸附潮气等可能影响塑封器件的事件。

　　小结

　　针对塑封器件失效机理及目前的市场现状，考虑到军工单位市场采购品种多、数量少等特点，军厂双方应通过对塑封器件市场采购渠道的控制与清理、入厂检验方法的研究以及辨识能力的提升、贮存环境的有效控制、设计选用控制以及工艺参数合理设置，有效保证塑封器件的产品质量。

　　作者：胡剑书 陈之光

　　来源：网络