晶体管@@器件失效的原因和@@老化筛选@@

电子@@设备@@及仪器使用的电子@@元器件@@,一般@@需要在@@长时间连续通电的@@情况下工作@@,并且受到环境条件@@(温度和@@湿度等@@)的变化和@@各种其它因素的影响@@@@,(如是在@@煤矿井下恶劣的条件下工作@@)因此要求它必须具有高@@的可靠性和@@稳定性@@。 保证电子@@器件的质量和@@焊接质量@@,是整机生产中的两个关键环节@@。

为了保证整机使用的电子@@器件的质量@@,必须在@@装配前对它们进行严格的检验和@@老化筛选@@。一般@@电子@@器件在@@出厂前已进行@@,叫做@@”出厂老化@@”。但由于每个使用行业的特殊要求@@,像军工和@@煤矿这样的企业@@,所以在@@使用前必须对器件进行进一步的老化筛选@@。

1、元器件失效的普遍规律和@@相应对策@@

元器件的可靠性是指元器件在@@规定的时间内@@(通常称为保险期@@),规定的条件下@@,完成规定的功能@@(或@@任务@@)能力@@。它是产品本身寿命和@@使用时产品质量的综合体现@@。通常用失效率@@来定量的描述器件的可靠水平@@。失效率@@等于单位时间内产品的失效数@@和@@运用产品总数之比@@:

                  失效数@@

  失效率@@=   ——————————

              运用总数@@×运用时间@@

 

失效率@@越低@@,说明元器件可靠性越高@@@@。

需要指出的是@@,元器件的电参数指标和@@性能稳定之间@@并没有直接的联系@@。电参数指标好的器件@@,可靠性不一定高@@@@;相反@@,电参数差的元器件@@,可靠性不一定低@@。元器件的电参数可以通过仪器仪表立即测量出来@@,但是元器件的可靠性和@@稳定性必须通过各种可靠性试验@@,或@@者大量的@@(或@@长时间@@)使用后才能判断@@。

大量同类元器件的失效可以分成三个阶段@@:

 1)早期失效期@@

新制造的电子@@器件@@,刚投入使用一段时间叫做@@早期失效@@。早期失效的特点是失效率@@高@@@@,但随着工作时间的增加而迅速降低@@。这一段的失效原因有的是制造器件的原材料的缺陷造成@@;有的是元器件的生产过程中工艺措施不当造成的@@。

总的来说@@,早期失效是元器件本身设计和@@制造的缺陷而隐藏在@@内部的一种潜在@@故障@@。在@@使用中会继续恶化@@,故障暴露出来而造成的失效@@。所以元器件的早期失效对使用者来说是十分有害的@@。在@@整机生产的工艺过程中@@,元器的老化筛选的主要目就是加速早期失效@@,使整机出厂前就进入到正常的使用阶段@@,筛选掉早期失效的元器件@@,保证整机的可靠工作@@。

 2)偶然失效期@@

电子@@元器件在@@早期失效器后@@,就进入到偶然失效期@@@@。这一阶段的特点是失效率@@低而稳定@@,而表现的是偶然性质@@。这是元器件最好的工作阶段@@。因为这一段使用时间长@@,所以也叫使用寿命期@@。一个好的集成电路@@,其偶然失效可达百万小时@@以上@@。

在@@此期间的失效原因@@,可以看成是在@@某一时刻元器件所积累的应力@@(指对器件的功能有影响的各种因素@@,如温度@@,电压@@,电流和@@机械应力等@@)超过元器件对抗这些应力的强度@@。一般@@有下列三种情况@@:遭受突然的机械冲击或@@热冲击引起引线断脱等@@;因为大电流引起的结的损坏@@;环境变化超过了适用范围@@,使元器件特性变化过大而不能工作@@,甚至失效@@。

对于上述情况@@,应从最坏的情况出发@@,考虑到元器件参数的可能变化的范围进行电路设计@@,并考虑一些具体措施@@,如散热通风措施和@@防电磁干扰措施等@@,以避免环境变化超过适用范围@@。

3)损耗@@失效期@@

元器件经过@@正常使用其后@@,由于老化@@,损耗@@,磨损和@@疲劳等原因@@,失效率@@随着工作时间的增加而上升@@,这一阶段叫做@@损耗@@失效期@@@@,又叫晚期失效期@@。

损耗@@失效主要是由于材料的化学和@@物理变化引起的@@,如管@@子内部引线键合点表面长期氧化而表面氧化使电阻增大@@,导致热量过大而使键合点开路@@;又如表面化学反应@@,改变电子@@空穴的分布@@,产生反型层@@,形成导电沟道@@,使反向电流增大@@,参数变坏而使器件失效等@@。损耗@@失效是正常的自然规律@@,表明元器件已到额定使用期@@,对此采取的措施是定期更换@@。

2、老化筛选的作用和@@内容@@

老化筛选的作用就是在@@于外加应力@@,将早期失效的元器件的潜在@@故障加速暴露@@,并及时筛除掉@@,以保证正常使用的电子@@元器件有较高@@的可靠性@@。外加应力可以是热的@@,电的@@,机械的@@,或@@者多种应力的综合@@。外加应力不可太小@@,否则达不到筛选效果@@;但也不能太大@@,否则引入新的失效原因@@。目前广泛采筛选项目有@@:高@@温存储@@,高@@低温冲击@@@@,高@@温功率老化@@,机械震动@@,离心加速度@@,捡漏@@,湿热等等@@。对于使用企业的筛选@@,即使用筛选@@,不一定要全面的进行@@。实践证明@@,以下几种试验项目能有效的发现早期失效的器件@@,故比较常用@@。优其是高@@温功率老化@@试验使用的最为普遍@@。

1)高@@温存储@@

这是一种以热负载作为为应力的寿命试验@@。它是在@@不同点的情况下@@,把@@元器件存放@@在@@高@@温环境中一定时间的老化筛选@@。高@@温对电子@@@@188足彩外围@@app 的影响@@,主要是电参数的变化@@、散热困难@@、软化@@、熔化@@、热老化@@、化学分解和@@尺寸的变化等@@。高@@温存储@@的目的就是考核高@@温对电子@@@@@@188足彩外围@@app 的影响@@,确定电子@@@@188足彩外围@@app 在@@高@@温条件下工作和@@存储的适应性@@。

元器件放在@@仓库中不用@@,半年或@@一年拿出来复测@@,其参数也会变化@@。原因是元器件虽然不工作@@,但内部也会产生化学变化@@,高@@温存储@@就是要这样的过程加快@@。高@@温存储@@的具体可以有以下几种作用@@:加速晶片表面化学反应的进行@@;加速正离子运动过程@@,稳定参数@@;加速内引线压焊点虚焊的氧化过程等@@。

有人做过试验证明@@:在@@+175℃温度存放@@一小时@@的过程@@,相当于在@@室温@@(+25℃)下存放@@@@1000小时@@。一般@@的讲@@,温度越高@@@@,时间越长@@,效果越好@@;但也不宜过高@@@@、过长@@,否则元器件引线镀层也会氧化@@、变色@@,不易上锡造成虚焊@@。一般@@,高@@温存放@@的温度在@@@@@@120℃-300℃之间@@,存放@@时间可以从几十小时@@到几百小时@@@@。试验时@@,视对元器件可靠性的要求而定@@。

2)高@@、低温冲击@@

这种方法是在@@不通电的@@情况下@@,把@@188足彩外围@@app 进行低温@@、高@@温的交替存放@@@@,以检验元器件承受由低温到高@@温或@@由高@@温到低温这样一个突变@@(热胀冷缩的应力@@)的能力@@@@。它可以检验元器件中不同结构材料之间@@热膨胀和@@冷收缩性能是否匹配@@。例如可以发现如下几种潜在@@故障@@:晶片有裂纹@@、密封不好和@@内部引线压焊质量不好等@@。

试验的严格程度@@,取决于所用选用的高@@温和@@低温@@、高@@低温下暴露时间的长短和@@循环@@次@@数等因数@@。实例@@:把@@元器件在@@@@+125℃和@@-55℃的箱子里交替存放@@半小时@@@@,循环@@5次@@。转换过程越快越好@@,最多不超过一分钟@@@@。一般@@来说@@,经过@@3、5次@@循环@@冲击@@,足以暴露早期失效的@@188足彩外围@@app ,而无损于完好的元器件@@。循环@@次@@数不要过多@@,以免损坏好的元器件@@。

3)高@@温功率老化@@

高@@温功率老化@@是是使元器件通电@@,模拟元器件在@@实际电路中的工作条件@@,再加上高@@温@@(温度在@@@@+80℃-+180℃之间@@)进行老化@@。这是一种很有效的筛选方法@@,它对于表面沾污@@、引线焊接不良@@、漏电@@、晶片裂纹@@、氧化层缺陷@@、存在@@着局部发热点等元器件@@,都有筛选效果@@。

3、老化筛条件和@@方法@@

功率老化筛条件和@@方法@@@@,使用企业没有统一标准@@,推荐几个方法@@:

1)二极管@@可在@@@@:+100℃、 -30℃各储藏@@24小时@@。

其阻值和@@常温相差大于@@±30%筛去不用@@  

 2)三极管@@@@

高@@温储存@@

硅@@管@@@@:   +125℃,存放@@24小时@@。

锗管@@@@:   +70℃,存放@@24小时@@。

低温储存@@:

硅@@、管@@:   -40℃~-45℃, 存放@@24小时@@。

高@@低温冲击@@@@:

硅@@管@@@@:   +125℃~-45℃;

锗管@@@@:   +70℃~-45℃;

高@@低温各存放@@半小时@@@@@@,循环@@三次@@@@,交替时间小于一分钟@@@@。

常温功率老化@@: 满功率通电@@8小时@@。

3)数字集成电路@@

直流和@@动态参数初测@@。

高@@温储存@@: +125℃,存放@@72小时@@。

高@@低温冲击@@@@:  +125℃――45℃   各存放@@半小时@@@@,  循环@@5次@@,交替时间不小于@@1分钟@@。

高@@温功率老化@@: 通电带满负荷@@,老化温度@@+85℃,老化时间@@ 72小时@@。

高@@温动态电参数测试@@:电路不通电@@,在@@85℃稳定后进行动态参数复测@@,平均延迟时间变化不得超过@@20%。

静态参数复测@@。

来源@@:百度文库@@