時間:2018-09-04 11:29:57來源:網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)載
電子設(shè)備及儀器使用的電子元器件,一般需要在長時間連續(xù)通電的情況下工作,并且受到環(huán)境條件(溫度和濕度等)的變化和各種其它因素的影響,(如是在煤礦井下惡劣的條件下工作)因此要求它必須具有高的可靠性和穩(wěn)定性。保證電子器件的質(zhì)量和焊接質(zhì)量,是整機生產(chǎn)中的兩個關(guān)鍵環(huán)節(jié)。
為了保證整機使用的電子器件的質(zhì)量,必須在裝配前對它們進(jìn)行嚴(yán)格的檢驗和老化篩選。一般電子器件在出廠前已進(jìn)行,叫做”出廠老化”,但由于個使用行業(yè)的特殊要求,象軍工和煤礦這樣的企業(yè),所以在使用前必須對器件進(jìn)行進(jìn)一步的老化篩選。
1、元器件失效的普遍規(guī)律和相應(yīng)對策
元器件的可靠性是指元器件在規(guī)定的時間內(nèi)(通常稱為保險期),規(guī)定的條件下,完成規(guī)定的功能(或任務(wù))能力。它是產(chǎn)品本身壽命和使用時產(chǎn)品質(zhì)量的綜合體現(xiàn)。通常用失效率來定量的描述器件的可靠水平。失效率等于單位時間內(nèi)產(chǎn)品的失效數(shù)和運用產(chǎn)品總數(shù)之比:
失效數(shù)
失效率=——————————
運用總數(shù)×運用時間
失效率越低,說明元器件可靠性越高。
需要指出的是,元器件的電參數(shù)指標(biāo)和性能穩(wěn)定之間并沒有直接的聯(lián)系。電參數(shù)指標(biāo)好的器件,可靠性不一定高;相反,電參數(shù)差的元器件,可靠性不一定低。元器件的電參數(shù)可以通過儀器儀表立即測量出來,但是元器件的可靠性和穩(wěn)定性必須通過各種可靠性試驗,或者大量的(或長時間)使用后才能判斷。
大量同類元器件的失效可以分成三個階段:
1)早期失效期
新制造的電子器件,剛投入使用一段時間叫做早期失效。早期失效的特點是失效率高,但隨著工作時間的增加而迅速降低。這一段的失效原因有的是制造器件的原材料的缺陷造成;有的是元器件的生產(chǎn)過程中工藝措施不當(dāng)造成的。
總的來說,早期失效是元器件本身設(shè)計和制造的缺陷而隱藏在內(nèi)部的一種潛在故障。在使用中會繼續(xù)惡化,故障暴露出來而造成的失效。所以元器件的早期失效對使用者來說是十分有害的。在整機生產(chǎn)的工藝過程中,元器的老化篩選的主要目就是加速早期失效,使整機出廠前就進(jìn)入到正常的使用階段,篩選掉早期失效的元器件,保證整機的可靠工作。
2)偶然失效期
電子元器件在早期失效器后,就進(jìn)入到偶然失效期。這一階段的特點是失效率低而穩(wěn)定,而表現(xiàn)的是偶然性質(zhì)。這是元器件最好的工作階段。因為這一段使用時間長,所以也叫使用壽命期。一個好的集成電路,其偶然失效可達(dá)百萬小時以上。
在此期間的失效原因,可以看成是在某一時刻元器件所積累的應(yīng)力(指對器件的功能有影響的各種因素,如溫度,電壓,電流和機械應(yīng)力等)超過元器件對抗這些應(yīng)力的強度。一般有下列三種情況:遭受突然的機械沖擊或熱沖擊引起引線斷脫等;因為大電流引起的結(jié)的損壞;環(huán)境變化超過了適用范圍,使元器件特性變化過大而不能工作,甚至失效。
對于上述情況,應(yīng)從最壞的情況出發(fā),考慮到元器件參數(shù)的可能變化的范圍進(jìn)行電路設(shè)計,并考慮一些具體措施,如散熱通風(fēng)措施和防電磁干擾措施等,以避免環(huán)境變化超過適用范圍。
3)損耗失效期
元器件經(jīng)過正常使用其后,由于老化,損耗,磨損和疲勞等原因,失效率隨著工作時間的增加而上升,這一階段叫做損耗失效期,又叫晚期失效期。
損耗失效主要是由于材料的化學(xué)和物理變化引起的,如管子內(nèi)部引線鍵合點表面長期氧化而表面氧化使電阻增大,導(dǎo)致熱量過大而使鍵合點開路;又如表面化學(xué)反應(yīng),改變電子空穴的分布,產(chǎn)生反型層,形成導(dǎo)電溝道,使反向電流增大,參數(shù)變壞而使器件失效等。損耗失效是正常的自然規(guī)律,表明元器件已到額定使用期,對此采取的措施是定期更換。
2、老化篩選的作用和內(nèi)容
老化篩選的作用就是在于外加應(yīng)力,將早期失效的元器件的潛在故障加速暴露,并及時篩除掉,以保證正常使用的電子元器件有較高的可靠性.外加應(yīng)力可以是熱的,電的,機械的,或者多種應(yīng)力的綜合。外加應(yīng)力不可太小,否則達(dá)不到篩選效果;但也不能太大,否則引入新的失效原因。目前廣泛采篩選項目有:高溫存儲,高低溫沖擊,高溫功率老化,機械震動,離心加速度,撿漏,濕熱等等。對于使用企業(yè)的篩選,即使用篩選,不一定要全面的進(jìn)行。實踐證明,以下幾種試驗項目能有效的發(fā)現(xiàn)早期失效的器件,故比較常用。優(yōu)其是高溫功率老化試驗使用的最為普遍。
1)高溫存儲
這是一種以熱負(fù)載作為為應(yīng)力的壽命試驗。它是在不同點的情況下,把元器件存放在高溫環(huán)境中一定時間的老化篩選。高溫對電子元件的影響,主要是電參數(shù)的變化、散熱困難、軟化、熔化、熱老化、化學(xué)分解和尺寸的變化等。高溫存儲的目的就是考核高溫對電子元件的影響,確定電子元件在高溫條件下工作和存儲的適應(yīng)性。
元器件放在倉庫中不用,半年或一年拿出來復(fù)測,其參數(shù)也會變化。原因是元器件雖然不工作,但內(nèi)部也會產(chǎn)生化學(xué)變化,高溫存儲就是要這樣的過程加快。高溫存儲的具體可以有以下幾種作用:加速晶片表面化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行;加速正離子運動過程,穩(wěn)定參數(shù);加速內(nèi)引線壓焊點虛焊的氧化過程等。
有人做過試驗證明:在+175℃溫度存放一小時的過程,相當(dāng)于在室溫(+25℃)下存放1000小時。一般的講,溫度越高,時間越長,效果越好;但也不宜過高、過長,否則元器件引線鍍層也會氧化、變色,不易上錫造成虛焊。一般,高溫存放的溫度在120℃-300℃之間,存放時間可以從幾十小時到幾百小時。試驗時,視對元器件可靠性的要求而定。
2)高、低溫沖擊
這種方法是在不通電的情況下,把元件進(jìn)行低溫、高溫的交替存放,以檢驗元器件承受由低溫到高溫或由高溫到低溫這樣一個突變(熱脹冷縮的應(yīng)力)的能力。它可以檢驗元器件中不同結(jié)構(gòu)材料之間熱膨脹和冷收縮性能是否匹配。例如可以發(fā)現(xiàn)如下幾種潛在故障:晶片有裂紋、密封不好和內(nèi)部引線壓焊質(zhì)量不好等。
試驗的嚴(yán)格程度,取決于所用選用的高溫和低溫、高低溫下暴露時間的長短和循環(huán)次數(shù)等因數(shù)。實例:把元器件在+125℃和-55℃的箱子里交替存放半小時,循環(huán)5次。轉(zhuǎn)換過程越快越好,最多不超過一分鐘。一般來說,經(jīng)過3、5次循環(huán)沖擊,足以暴露早期失效的元件,而無損于完好的元器件。循環(huán)次數(shù)不要過多,以免損壞好的元器件。
3)高溫功率老化
高溫功率老化是是使元器件通電,模擬元器件在實際電路中的工作條件,再加上高溫(溫度在+80℃-+180℃之間)進(jìn)行老化。這是一種很有效的篩選方法,它對于表面沾污、引線焊接不良、漏電、晶片裂紋、氧化層缺陷、存在著局部發(fā)熱點等元器件,都有篩選效果。
3、老化篩條件和方法
功率老化篩條件和方法,使用企業(yè)沒有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn),推薦幾個方法:
1)二極管可在:+100℃、-30℃各儲藏24小時。
其阻值和常溫相差大于±30%篩去不用
2)三極管
高溫儲存
硅管:+125℃,存放24小時。
鍺管:+70℃,存放24小時。
低溫儲存:
硅、管:-40℃~-45℃,存放24小時。
高低溫沖擊:
硅管:+125℃~-45℃;
鍺管:+70℃~-45℃;
高低溫各存放半小時,循環(huán)三次,交替時間小于一分鐘。
常溫功率老化:滿功率通電8小時。
3)數(shù)字集成電路
直流和動態(tài)參數(shù)初測。
高溫儲存:+125℃,存放72小時。
高低溫沖擊:+125℃――45℃各存放半小時,循環(huán)5次,交替時間不小于1分鐘。
高溫功率老化:通電帶滿負(fù)荷,老化溫度+85℃,老化時間72小時。
高溫動態(tài)電參數(shù)測試:電路不通電,在85℃穩(wěn)定后進(jìn)行動態(tài)參數(shù)復(fù)測,平均延遲時間變化不得超過20%。
靜態(tài)參數(shù)復(fù)測。
標(biāo)簽:
中國傳動網(wǎng)版權(quán)與免責(zé)聲明:凡本網(wǎng)注明[來源:中國傳動網(wǎng)]的所有文字、圖片、音視和視頻文件,版權(quán)均為中國傳動網(wǎng)(www.treenowplaneincome.com)獨家所有。如需轉(zhuǎn)載請與0755-82949061聯(lián)系。任何媒體、網(wǎng)站或個人轉(zhuǎn)載使用時須注明來源“中國傳動網(wǎng)”,違反者本網(wǎng)將追究其法律責(zé)任。
本網(wǎng)轉(zhuǎn)載并注明其他來源的稿件,均來自互聯(lián)網(wǎng)或業(yè)內(nèi)投稿人士,版權(quán)屬于原版權(quán)人。轉(zhuǎn)載請保留稿件來源及作者,禁止擅自篡改,違者自負(fù)版權(quán)法律責(zé)任。
產(chǎn)品新聞
更多>2024-09-13
2024-09-09
2024-09-06
英偉達(dá)Blackwell可支持10萬億參數(shù)模型AI...
2024-09-05
2024-08-23
2024-08-22
推薦專題
更多>