微电子器件的可靠性优化研究 张馨予

微电子器件的可靠性优化研究张馨予
摘要：电子产品的高技术性能和高可靠性是电子技术发展相互支撑的两个方向。

随着微电子器件的性能越来越优异，功能越来越齐全，结构越来越复杂，所用微
电子器件越来越多，微电子器件已从过去的基础技术，跃升为现代的核心技术。

基于对大量的电子整机故障统计分析，微电子器件失效在整机故障分布中占很大
比例。

所以，在不断提高电子产品技术性能指标的要求下，要保障微电子器件的
可靠性。

文章将根据微电子器件可靠性影响因素，提出几点优化措施。

关键词：微电子器件；可靠性；优化
1影响微电子器件可靠性的因素分析
1.1电迁移现象
在强大的直流电流激励下，微电子器件中的金属原子会发生移动迁移，这就
是电迁移现象。

在电迁移过程中，金属原子的移动方向一般与电流的方向相同，
这就会使金属原子向着阳极移动，造成阴极出现金属空洞，而阳极出现金属原子
堆积，当阴阳极金属量出现差异时，即会造成阴极金属截面积减小的情况发生，
造成线路阴极处的阻值增大，降低微电子器件的运行速度，同时在工作时，因内
部线路电阻值上升，造成局部的放热量上升，易导致线路熔毁现象出现，最终造
成电气失效。

1.2静电放电
在微电子器件的使用实践中可以发现，约有三分之一的失效是由静电放电导致，对传统的放电器件的影响也很小。

但是，随着现代化化的电子产品不断发展，静电放电这一问题也受到了研究人员的广泛关注。

在高密度的现代化电子产品中，静电放电的磁场会对电子产品造成严重的影响，通常表现为产品的内存数据丢失
或者是产品设定自动复原等，这就造成了电子器件很难进行使用。

根据相关数据
统计，在现代电子产品的使用过程中，大约有四分之一的器件都受到了静电放电
的影响，静电放电现象已然成为了电子器件损坏的最大“元凶”。

在静电放电的过
程中，很容易会造成电器受到直接损伤的现象，电流会对电器中的某个部件进行
影响从而使之失效。

另外，如果电子器件经常在静电放电的情况下进行运作，会
造成内部的器件温度升高，甚至可能会出现金属融化的现象。

1.3焊接技术
在电子制造中，焊接样品体积小，强度高，结构精密。

传统的焊接技术不能
满足当前的要求。

因此，有必要对电子制造中的焊接技术进行研究。

在焊接过程中，无论焊接对象是什么，都必须严格按照焊接要求准备。

一方面，要根据焊接
对象的不同，准备焊接材料，选择不同的焊料。

另一方面，要做好心理准备，特
别是在安全意识方面。

由于焊接材料或焊接方法的选择不当，容易发生触电事故，并降低产品的可靠性。

2微电子器件的可靠性优化
2.1使用合金改善电迁移现象
对金属化进行电迁的改善方法有很多，一般来说有界面效应以及合金效应这
两种方法。

界面效应指的是热电应力增加，使得金属与金属之间或者是金属与半
导体呈现出界面扩散的现象，从而造成漏电以及短路等情况。

要想要解决这个问题，最好的方法就是在金属与金属之间或者是金属与半导体使用一层阻挡层进行
格挡。

这个阻挡层对于高温熔点、稳定性能以及化学性能都有着较高的要求，因
此应当使用质量较高的材料。

而合金效应值得是，在电子器件内部，AI金属的使
用范围比较广，但是AI金属有着其独有的特点，很容易出现电子迁移的情况。

为了进行合金效电子迁移的改善，可以使用一定比例的CU元素加入到AI金属之中，通过这种方法能够有效的增加AI金属的电子迁移寿命。

此外，还可以在AI金属
中加入是一定比例的Si，来减少金属之间的相互溶解现象发生的程度，这种方法
也被成为使用AI-CU-SI合金，对合金电子迁移的现象进行改善。

2.2全过程采取防静电等防护措施
微电子器件在制造存储和运输及装配过程中，由于各种原因摩擦产生可能几
千伏的静电，当器件接触时可能通过引脚放电，引起器件失效或对内部造成影响
其可靠性的损伤，进而影响整机寿命，必须制定相应制度采取全面有效的措施。

引线成型和切断、安装、焊接、清洗、散热板、器件布局、电路涂敷等工序
的操作都有可能带来元器件的机械损伤，在结构设计和装配安装中也应引起重视；存储和保管应保证环境温度和湿度在一定的范围，无有害气体存在，容器不采用
非防静电材料或易发生化学变化的材料。

特别要注意经过了二次筛选后周转过程
中的静电损伤和机械损伤，因不能及时检测出其影响，经常造成更大的损失。

元
器件的损伤可能发生在各个环节或环节之间，所以整机厂所应有针对性的管理制度。

2.3焊接质量的保障
对于焊接质量的重视，体现在焊接这一过程的方方面面。

无论是对于细小的
焊接点的重视，还是对于焊接步骤的重视，都是对于焊接的质量进行重视的重要
体现。

这些重视主要表现在：注意是否有漏焊现象，即焊接点是否没有焊接完全；焊点的光泽是否有光泽；焊接的焊点是否存在虚拟焊点的情况；焊点周围是否有
残余焊锡，导致通电以后造成短路的问题；是否有桥接现象，即焊接时不应连接
在一起的焊点，出现了人为连接；焊盘是否脱落；焊点是否有裂缝等等。

当焊接
完成以后，要检查元件引脚是否有松动的地方，焊盘是否有脱落的现象，焊点是
否有夹渣，这些都是焊接质量的重要保障。

同时，应注意各种电子元件的引脚。

焊接前应使用细砂纸进行打磨和镀锡。

当然，有些电子元件在制造时已被镀锡，
但因为储存时间的关系，元件的元件引脚表面依然会被氧化，所以焊接前也应该
进行去污处理。

确保焊接质量的绝对可靠性。

3微电子器件可靠性的管理优化措施
3.1人员素质
电子产品的生产过程主要是由人力资源负责的，通过人工操作来完成各个生
产环节。

从目前的发展状况来分析，我们能够发现，想要提高微电子器件的可靠
性就需要进一步提升相关人员自身素质，注重提高技术人员的质量安全意识与专
业生产技能。

为此电子产品企业应该对内部生产员工进行专业知识培训，从而让
员工对各个电子元件装配关系与性能有一个全面的掌握，如此能够降低装配失误
问题发生频率，提升装配速度，提高生产企业经营利益。

3.2工艺纪律监督
相关生产企业需要严格控制电子装配工作的各个环节，并对相关生产人员进
行全面监督管理，看其是否遵守工艺要求进行生产操作，质检人员还应该对那些
结束装配工作的电子产品实时检测，看其安全性能是否达标，利用先进仪器进行
科学检测，保证电子产品质量，让生产后的电子产品能够达到质量合格率标准要求。

提高企业信誉度，增加群众信任度。

为此就需要企业强化生产过程的工艺纪
律监督，提高产品质量。

结语
综上所述，经济社会的不断发展，对于科学技术的进步也提出了更高的要求。

随着电子器件的进一步微型化，影响其可靠性的因素已经不仅仅是封装等宏观层
面问题，更多的将会是微观粒子层面带来的问题，因微观物理与宏观物理间存在
一定的差异，因此有必要对微观状况下影响微电子器件可靠性的因素进行着重分析。

采取合理有效的优化措施和管理对策强化微电子器件的可靠性，使其为整个
电子产品贡献力量。

参考文献
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