电子元器件的质量检测技术正文.docx

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电子元器件的质量检测技术正文

目录

1电子元器件检测方法………………………………………………3

1．1电阻器的检测方法与经验…………………………………3

1．1．1固定电阻器的检测……………………………………3

1．1．2水泥电阻的检测………………………………………3

1．1．3熔断电阻器的检测……………………………………3

1．1．4电位器的检测…………………………………………3

1．1．5正温度系数热敏电阻（PTC）的检测…………………4

1．1．6负温度系数热敏电阻（NTC）的检测………………4

1．1．7压敏电阻的检测..……………………………………4

1．1．8光敏电阻的检测………………………………………4

1．2电容器的检测方法与经验…………………………………5

1．2．1固定电容器的检测……………………………………5

1．2．2电解电容器的检测……………………………………5

1．2．3可变电容器的检测……………………………………6

1．3电感器、变压器检测方法与经验…………………………6

1．3．1色码电感器的的检测…………………………………6

1．3．2中周变压器的检测……………………………………6

1．3．3电源变压器的检测……………………………………6

2提高电子元器件质量检测能力的途径……………………………7

2．1GJB548的结构剖析…………………………………………7

2．2GJB548的实践性与科学性…………………………………8

2．3技术内涵丰富………………………………………………9

2．4GJB548的发展………………………………………………10

3参考文献……………………………………………………………11

4附录电子元器件检验标准………………………………………12

电子元器件的质量检测技术

摘要：

元器件的检测是家电维修的一项基本功，如何准确有效地检测元器件的相关参数，判断元器件的是否正常，不是一件千篇一律的事，必须根据不同的元器件采用不同的方法，从而判断元器件的正常与否。

特别对初学者来说，熟练掌握常用元器件的检测方法和经验很有必要，以下对常用电子元器件的检测经验和方法进行介绍供对考。

通过对GJB548“微电子器件试验方法和程序”顶层结构的剖析和典型具体细微内容的研究，对本标准的科学性、涉及学科的广泛性和先进性、可操作性及整体水平做出了评价；对如何学习、使用GJB548“微电子器件试验方法和程序”阐述了意见；倡导在正确使用的基础上，深入研究标准中执行条款的依据；最后对如何通过吐故纳新使GJB548“微电子器件试验方法和程序”与时俱进，以适应高可靠电子元器件发展对质量控制标准的要求提出了建议。

关键字：

电子元器件质量检测电子半导体

1电子元器件检测方法

1．1电阻器的检测方法与经验：

1．1．1固定电阻器的检测：

A将两表笔（不分正负）分别与电阻的两端引脚相接即可测出实际电阻值。

为了提高测量精度，应根据被测电阻标称值的大小来选择量程。

由于欧姆挡刻度的非线性关系，它的中间一段分度较为精细，因此应使指针指示值尽可能落到刻度的中段位置，即全刻度起始的20％～80％弧度范围内，以使测量更准确。

根据电阻误差等级不同。

读数与标称阻值之间分别允许有±5％、±10％或±20％的误差。

如不相符，超出误差范围，则说明该电阻值变值了。

B注意：

测试时，特别是在测几十kΩ以上阻值的电阻时，手不要触及表笔和电阻的导电部分；被检测的电阻从电路中焊下来，至少要焊开一个头，以免电路中的其他元件对测试产生影响，造成测量误差；色环电阻的阻值虽然能以色环标志来确定，但在使用时最好还是用万用表测试一下其实际阻值。

1．1．2水泥电阻的检测：

检测水泥电阻的方法及注意事项与检测普通固定电阻完全相同。

1．1．3熔断电阻器的检测：

在电路中，当熔断电阻器熔断开路后，可根据经验作出判断：

若发现熔断电阻器表面发黑或烧焦，可断定是其负荷过重，通过它的电流超过额定值很多倍所致；如果其表面无任何痕迹而开路，则表明流过的电流刚好等于或稍大于其额定熔断值。

对于表面无任何痕迹的熔断电阻器好坏的判断，可借助万用表R×1挡来测量，为保证测量准确，应将熔断电阻器一端从电路上焊下。

若测得的阻值为无穷大，则说明此熔断电阻器已失效开路，若测得的阻值与标称值相差甚远，表明电阻变值，也不宜再使用。

在维修实践中发现，也有少数熔断电阻器在电路中被击穿短路的现象，检测时也应予以注意。

1．1．4电位器的检测：

检查电位器时，首先要转动旋柄，看看旋柄转动是否平滑，开关是否灵活，开关通、断时“喀哒”声是否清脆，并听一听电位器内部接触点和电阻体摩擦的声音，如有“沙沙”声，说明质量不好。

用万用表测试时，先根据被测电位器阻值的大小，选择好万用表的合适电阻挡位，然后可按下述方法进行检测。

A用万用表的欧姆挡测“1”、“2”两端，其读数应为电位器的标称阻值，如万用表的指针不动或阻值相差很多，则表明该电位器已损坏。

B检测电位器的活动臂与电阻片的接触是否良好。

用万用表的欧姆档测“1”、“2”（或“2”、“3”）两端，将电位器的转轴按逆时针方向旋至接近“关”的位置，这时电阻值越小越好。

再顺时针慢慢旋转轴柄，电阻值应逐渐增大，表头中的指针应平稳移动。

当轴柄旋至极端位置“3”时，阻值应接近电位器的标称值。

如万用表的指针在电位器的轴柄转动过程中有跳动现象，说明活动触点有接触不良的故障。

1．1．5正温度系数热敏电阻（PTC）的检测：

检测时，用万用表R×1挡，具体可分两步操作：

A常温检测（室内温度接近25℃）；将两表笔接触PTC热敏电阻的两引脚测出其实际阻值，并与标称阻值相对比，二者相差在±2Ω内即为正常。

实际阻值若与标称阻值相差过大，则说明其性能不良或已损坏。

B加温检测；在常温测试正常的基础上，即可进行第二步测试—加温检测，将一热源（例如电烙铁）靠近PTC热敏电阻对其加热，同时用万用表监测其电阻值是否随温度的升高而增大，如是，说明热敏电阻正常，若阻值无变化，说明其性能变劣，不能继续使用。

注意不要使热源与PTC热敏电阻靠得过近或直接接触热敏电阻，以防止将其烫坏。

1．1．6负温度系数热敏电阻（NTC）的检测：

（1）、测量标称电阻值Rt用万用表测量NTC热敏电阻的方法与测量普通固定电阻的方法相同，即根据NTC热敏电阻的标称阻值选择合适的电阻挡可直接测出Rt的实际值。

但因NTC热敏电阻对温度很敏感，故测试时应注意以下几点：

ARt是生产厂家在环境温度为25℃时所得的，所以用万用表测量Rt时，亦应在环境温度接近25℃时进行，以保证测试的可信度。

B测量功率不得超过规定值，以免电流热效应引起测量误差。

C注意正确操作。

测试时，不要用手捏住热敏电阻体，以防止人体温度对测试产生影响。

（2）、估测温度系数先在室温t1下测得电阻值Rt1，再用电烙铁作热源，靠近热敏电阻Rt，测出电阻值RT2，同时用温度计测出此时热敏电阻RT表面的平均温度t2再进行计算。

1．1．7压敏电阻的检测：

用万用表的R×1k挡测量压敏电阻两引脚之间的正、反向绝缘电阻，均为无穷大，否则，说明漏电流大。

若所测电阻很小，说明压敏电阻已损坏，不能使用。

1．1．8光敏电阻的检测：

A用一黑纸片将光敏电阻的透光窗口遮住，此时万用表的指针基本保持不动，阻值接近无穷大。

此值越大说明光敏电阻性能越好。

若此值很小或接近为零，说明光敏电阻已烧穿损坏，不能再继续使用。

B将一光源对准光敏电阻的透光窗口，此时万用表的指针应有较大幅度的摆动，阻值明显减些此值越小说明光敏电阻性能越好。

若此值很大甚至无穷大，表明光敏电阻内部开路损坏，也不能再继续使用。

C将光敏电阻透光窗口对准入射光线，用小黑纸片在光敏电阻的遮光窗上部晃动，使其间断受光，此时万用表指针应随黑纸片的晃动而左右摆动。

如果万用表指针始终停在某一位置不随纸片晃动而摆动，说明光敏电阻的光敏材料已经损坏。

1．2电容器的检测方法与经验

1．2．1固定电容器的检测

A检测10pF以下的小电容因10pF以下的固定电容器容量太小，用万用表进行测量，只能定性的检查其是否有漏电，内部短路或击穿现象。

测量时，可选用万用表R×10k挡，用两表笔分别任意接电容的两个引脚，阻值应为无穷大。

若测出阻值（指针向右摆动）为零，则说明电容漏电损坏或内部击穿。

B检测10PF～001μF固定电容器是否有充电现象，进而判断其好坏。

万用表选用R×1k挡。

两只三极管的β值均为100以上，且穿透电流要些可选用3DG6等型号硅三极管组成复合管。

万用表的红和黑表笔分别与复合管的发射极e和集电极c相接。

由于复合三极管的放大作用，把被测电容的充放电过程予以放大，使万用表指针摆幅度加大，从而便于观察。

应注意的是：

在测试操作时，特别是在测较小容量的电容时，要反复调换被测电容引脚接触A、B两点，才能明显地看到万用表指针的摆动。

C对于001μF以上的固定电容，可用万用表的R×10k挡直接测试电容器有无充电过程以及有无内部短路或漏电，并可根据指针向右摆动的幅度大小估计出电容器的容量。

1．2．2电解电容器的检测

A因为电解电容的容量较一般固定电容大得多，所以，测量时，应针对不同容量选用合适的量程。

根据经验，一般情况下，1～47μF间的电容，可用R×1k挡测量，大于47μF的电容可用R×100挡测量。

B将万用表红表笔接负极，黑表笔接正极，在刚接触的瞬间，万用表指针即向右偏转较大偏度（对于同一电阻挡，容量越大，摆幅越大），接着逐渐向左回转，直到停在某一位置。

此时的阻值便是电解电容的正向漏电阻，此值略大于反向漏电阻。

实际使用经验表明，电解电容的漏电阻一般应在几百kΩ以上，否则，将不能正常工作。

在测试中，若正向、反向均无充电的现象，即表针不动，则说明容量消失或内部断路；如果所测阻值很小或为零，说明电容漏电大或已击穿损坏，不能再使用。

C对于正、负极标志不明的电解电容器，可利用上述测量漏电阻的方法加以判别。

即先任意测一下漏电阻，记住其大小，然后交换表笔再测出一个阻值。

两次测量中阻值大的那一次便是正向接法，即黑表笔接的是正极，红表笔接的是负极。

D使用万用表电阻挡，采用给电解电容进行正、反向充电的方法，根据指针向右摆动幅度的大小，可估测出电解电容的容量。

1．2．3可变电容器的检测

A用手轻轻旋动转轴，应感觉十分平滑，不应感觉有时松时紧甚至有卡滞现象。

将载轴向前、后、上、下、左、右等各个方向推动时，转轴不应有松动的现象。

B用一只手旋动转轴，另一只手轻摸动片组的外缘，不应感觉有任何松脱现象。

转轴与动片之间接触不良的可变电容器，是不能再继续使用的。

C将万用表置于R×10k挡，一只手将两个表笔分别接可变电容器的动片和定片的引出端，另一只手将转轴缓缓旋动几个来回，万用表指针都应在无穷大位置不动。

在旋动转轴的过程中，如果指针有时指向零，说明动片和定片之间存在短路点；如果碰到某一角度，万用表读数不为无穷大而是出现一定阻值，说明可变电容器动片与定片之间存在漏电现象。

1．3电感器、变压器检测方法与经验

1．3．1色码电感器的的检测将万用表置于R×1挡，红、黑表笔各接色码电感器的任一引出端，此时指针应向右摆动。

根据测出的电阻值大小，可具体分下述三种情况进行鉴别：

A被测色码电感器电阻值为零，其内部有短路性故障。

B被测色码电感器直流电阻值的大小与绕制电感器线圈所用的漆包线径、绕制圈数有直接关系，只要能测出电阻值，则可认为被测色码电感器是正常的。

1．3．2中周变压器的检测

A将万用表拨至R×1挡，按照中周变压器的各绕组引脚排列规律，逐一检查各绕组的通断情况，进而判断其是否正常。

B检测绝缘性能将万用表置于R×10k挡，做如下几种状态测试：

（1）初级绕组与次级绕组之间的电阻值；

（2）初级绕组与外壳之间的电阻值；

（3）次级绕组与外壳之间的电阻值。

上述测试结果分出现三种情况：

（1）阻值为无穷大：

正常；

（2）阻值为零：

有短路性故障；

（3）阻值小于无穷大，但大于零：

有漏电性故障。

1．3．3电源变压器的检测：

A通过观察变压器的外貌来检查其是否有明显异常现象。

如线圈引线是否断裂，脱焊，绝缘材料是否有烧焦痕迹，铁心紧固螺杆是否有松动，硅钢片有无锈蚀，绕组线圈是否有外露等。

B绝缘性测试。

用万用表R×10k挡分别测量铁心与初级，初级与各次级、铁心与各次级、静电屏蔽层与衩次级、次级各绕组间的电阻值，万用表指针均应指在无穷大位置不动。

否则，说明变压器绝缘性能不良。

C线圈通断的检测。

将万用表置于R×1挡，测试中，若某个绕组的电阻值为无穷大，则说明此绕组有断路性故障。

D判别初、次级线圈。

电源变压器初级引脚和次级引脚一般都是分别从两侧引出的，并且初级绕组多标有220V字样，次级绕组则标出额定电压值，如15V、24V、35V等。

再根据这些标记进行识别。

E空载电流的检测。

（a）直接测量法。

将次级所有绕组全部开路，把万用表置于交流电流挡（500mA，串入初级绕组。

当初级绕组的插头插入220V交流市电时，万用表所指示的便是空载电流值。

此值不应大于变压器满载电流的10％～20％。

一般常见电子设备电源变压器的正常空载电流应在100mA左右。

如果超出太多，则说明变压器有短路性故障。

（b）间接测量法。

在变压器的初级绕组中串联一个10/5W的电阻，次级仍全部空载。

把万用表拨至交流电压挡。

加电后，用两表笔测出电阻R两端的电压降U，然后用欧姆定律算出空载电流I空，即I空=U/R。

F空载电压的检测。

将电源变压器的初级接220V市电，用万用表交流电压接依次测出各绕组的空载电压值（U21、U22、U23、U24）应符合要求值，允许误差范围一般为：

高压绕组≤±10％，低压绕组≤±5％，带中心抽头的两组对称绕组的电压差应≤±2％。

G一般小功率电源变压器允许温升为40℃～50℃，如果所用绝缘材料质量较好，允许温升还可提高。

H检测判别各绕组的同名端。

在使用电源变压器时，有时为了得到所需的次级电压，可将两个或多个次级绕组串联起来使用。

采用串联法使用电源变压器时，参加串联的各绕组的同名端必须正确连接，不能搞错。

否则，变压器不能正常工作。

I.电源变压器短路性故障的综合检测判别。

电源变压器发生短路性故障后的主要症状是发热严重和次级绕组输出电压失常。

通常，线圈内部匝间短路点越多，短路电流就越大，而变压器发热就越严重。

检测判断电源变压器是否有短路性故障的简单方法是测量空载电流（测试方法前面已经介绍）。

存在短路故障的变压器，其空载电流值将远大于满载电流的10％。

当短路严重时，变压器在空载加电后几十秒钟之内便会迅速发热，用手触摸铁心会有烫手的感觉。

此时不用测量空载电流便可断定变压器有短路点存在。

2提高电子元器件质量检测能力的途径

2．1GJB548的结构剖析

在GJB548的适用范围条目中写到本标准“规定了军用微电子器件的环境、机械、电气试验方法和试验程序，以及为保证微电子器件满足预定用途所要求的质量和可靠性而必须的控制和限制措施”，其主体结构由试验方法和试验程序两部分组成。

环境试验方法编号范围为1001～1999；机械试验方法编号范围为2001～2999；电学试验方法编号范围为3001～4999；试验程序范围为5001～5999；这些方法编号均没有占满，空号是为新方法预留的。

如即将颁布的GJB548B-2005版环境试验最大方法编号为1034，中间还有6个空号。

机械试验最大方法编号为2035，中间有3个空号。

电学试验方法仅有方法3015静电放电敏感度的分级一个方法（电参数试验方法我国大部分都采用国标的相应方法）。

试验程序只有从方法5001到方法5013共13个方法。

所以即将颁发的新版GJB548共计有方法和程序74个。

MIL-STD-883在历次更新版本时其方法的编号是不变的，GJB548也是如此。

例如方法2019在历次MIL-STD-883及GJB548的版本中都是“芯片剪切强度”。

如果芯片剪切强度的具体方法有变化，仅在方法号后加标识。

如在即将颁发的新版GJB548中,“方法2019芯片剪切强度”用“方法2019.2芯片剪切强度”表示，意味着此方法是经过两次改版。

GJB548中的每个方法通常由“目的”、“设备”、“程序”、“说明”四部分组成。

在“目的”中主要阐明本项试验在器件质量与可靠性保证中起作用。

例如“方法1032封装引起的软错误试验程序”的“目的”表述为：

“本试验用于测试集成电路在已知试验条件下对于由α粒子所产生错误的敏感程度。

本试验特定用于测定器件承受α粒子撞击的能力，同时还可以确定芯片表面保护层的效能。

通过试验确定由器件封装、芯片和芯片表面保护层材料中的α辐射源引起的器件失效率”。

部分试验方法的目的中还有相关的技术术语定义。

“设备”部分主要阐述该项目试验所用的仪器、设备、器具和材料的要求。

这些要求都是十分具体的量化要求。

例如对测量器件内部的水汽含量的质谱仪提出了“谱范围：

读取到的最小谱范围应在1～100原子质量单位（AMUs）。

检测精度：

对给定的封装再现地检测出规定的水汽含量，其精度为20:

1。

即对于0.1cm3，允许水汽含量为5×10-3，质谱仪应具有检测出0.01cm3封装体积内水汽含量小于2.5×10-4的最小检测精度”的要求。

“程序”中主要的内容是试验的具体程序、方法和判据。

“说明”中提示用户在采购文件中应规定的本试验没有明确的有关内容。

如“方法1033写/擦疲劳寿命”的“说明”给出了下面的内容：

有关的采购文件应规定以下内容：

（a）写/擦循环次数；（b）数据维持烘焙条件，包括持续时间和温度；（c）电学测试时外壳温度和定时条件；（d）适用时预处理条件和过程（若与第3章条件规定不同）；（e）环条件，包括温度、方式（例如采用“块”、“字节”或“位”）以及写/擦脉冲的持续时间和重复速率；（f）抽样方案，包括进行循环试验的器件数和接收数。

在GJB548的一些方法中还采用了大量的图、表和曲线等方式描述“设备”和“程序”中的内容。

2．2GJB548的实践性与科学性

GJB548是大量电子元器件应用实践的经验与现代科学相结合的产物。

GJB548中的方法是对电子元器件在使用过程中大量出现的失效模式进行机理分析，并将这些失效机理对应的元器件的材料、结构缺陷和隐患与现代检测技术相结合形成的，所以这些方法针对性很强，有很好的实践性与科学性。

为了便于阐述，下面通过几个实例说明GJB548的实践性与科学性。

对密封空腔封装的微电路应用中多次出现的批次性腐蚀开路失效模式，经失效机理分析，结论是由沾污与空腔内水汽含量过高引起的化学反应，其中水汽含量过高是发生这种失效的必要条件。

所以控制空腔内水汽含量是控制腐蚀开路失效模式的有效手段。

为了解决这一实践应用的需求，还必须解决空腔内水汽含量控制在什么范围和如何测量器件空腔内水汽含量问题。

军用微电路内部水汽含量不得大于5×10-3的判据是要通过理论研究和大量的试验才能获得，而测量方法是利用了质谱分析等大量现代科学技术的成果。

GJB548方法1018.1内部水汽含量的实践性与科学性不仅体现在方法的形成过程，而更重要的方面体现在这一方法经过大量实践的验证。

空间环境下工作的微电路由于受电离辐射的作用，在总剂量达到某一阈值时，由于电离辐射损伤的积累效应使微电路的性能，特别是与漏电有关的电性能会劣化，导致微电路失效。

为了解决微电路在进入空间环境前确定其适应空间环境的工作能力，GJB548给出了用钴60γ射线源照射微电路评价微电路在低剂量率环境下抗电离辐射能力的方法“1019.2电离辐射（总剂量）试验程序”。

它是将对航天器的辐照环境的研究成果、辐照核物理现代研究成果与微电路在空间环境下实际受电离辐射的应力及微电路在受电离辐射过程的物理变化等研究成果融合而成的，充分体现了GJB548中方法的实践性与科学性。

静电对微电路的损伤曾给工程造成重大损失。

定量表述的微电路抗静电损伤能力是元器件使用和制造部门渴求的可靠性指标。

GJB548中“方法3015静电放电敏感度的分级”给出了完整的微电路抗静电损伤能力定量评定方法。

方法中给出了人体静电放电的等效电路，给出了试验设备对微电路放电的放电电流时间曲线，给出了对器件外引线具体的放电试验程序。

显而易见，没有对静电损伤机理的全面深入的研究，没有对大量人体静电放电规律的研究是无法给出方法3015中的具体试验程序和对试验设备性能的定量要求的。

从上述的例子可以看出GJB548中的方法是有深厚的应用需求背景的，是以大量卓有成效的失效分析为基础的，并采用了相关现代科学成果，所以它具备很好的实践性与科学性。

2．3技术内涵丰富

GJB548内涵丰富首先表现在它的技术内容十分广泛。

GJB548几乎涉及到除天文学、医学和人文科学以外的所有自然科学领域。

方法1005.1稳态寿命的理论依据是半导体器件物理、表面物理；方法1001低气压、方法1014.2密封方法涉及真空物理的有关内容；方法1018.1内部水汽含量涉及原子物理的基本理论；方法1017中子辐射、方法1019.2电离辐射（总剂量）试验程序是以核辐射物理为基础的；方法2014内部目检和结构检查和方法2017.1内部目检（混合电路）应用了物理光学；方法1013.1露点和方法1014.2密封涉及了气体分子运动论的理论；方法1012热性能利用了热力学基本理论；方法2003.1可焊性和方法1006间歇寿命是以冶金学为基础的；方法2002.1机械冲击和方法2007扫频振动等的基础是机械力学；方法1003绝缘电阻及方法3015静电放电敏感度的分级涉及大量电学知识；方法1004.1耐湿涉及流体力学的基础；方法2035载带自动焊焊接质量的超声检测的理论基础是声学；方法1009.2盐雾（盐汽）和方法1031薄膜腐蚀试验的基本理论是无机化学；方法5011聚合材料的评价和验收程序和方法2015.1耐溶剂性应用了有机化学知识；方法5001参数平均值控制和方法5002参数分布控制是以统计数学为基础等。

从GJB548中还可以获得诸如盐雾试验箱、交变潮热试验箱、核质谱检漏仪、X光检测仪、内部气氛检测仪、机械冲击台、扫频振动台、扫描电子显微镜、粒子碰撞噪声检测等多种仪器设备的性能。

GJB548的技术内涵丰富还表现在它包含着大量的元器件可靠性实践经验的结晶。

例如方法2014内部目检和结构检查；方法2017.1内部目检（混合电路）；方法2032无源元件的目检给出的目检项目和接受判据大都是取自于成功的实践经验。

例如在方法2014内部目检和结构检查中对拍摄放大的彩色照片的规定“当有规定时，应拍摄放大的彩色照片或透明胶片来显示在芯片和基板上形成的元件布局图和金属化图形。

照片应至少放大80倍，但是如果放大80倍使照片的尺寸大于20cm×25cm，可以减小放大倍数使照片的尺寸为20cm×25cm”。

又如方法2010.1内部目检（单片）中金属化层划伤的检查要求“S级MOS结构产品金属空洞使未受破坏的部分小于原来栅氧化层上金属化层面积的75%；B级MOS结构产品金属空洞使未受破坏的部分小于原来栅氧化层上金属化层面积的60%”其中的75%、60%等要求大都是可靠性实践的结果，并不来源于严格的理论计算。

GJB548的技术内容不仅有物理学和化学的经典知识，还含有许多现代科学技术新成果的应用。

方法5012数字微电路的故障覆盖率测量，方法1032封装引起的软错误试验程序，方法2031倒装片拉脱试验等都反映了大规模MOS微电路新的测试技术、新失效机理和新封装技术的研究成果。

深入掌握与自己工作相关的试验方法的技术内容是十分必要的。

只知道“要求什么”、“做什么”和“怎么做”是不够的，还必须明白“为什么”，才能用GJB548正确地处理