电子元器件老炼筛选方法分析

电子元器件老炼筛选方法分析

黄习顺

贵州航天电器股份有限公司,贵州贵阳 550009

摘要：电子元件的老炼二次筛是保障装备正常工作的重要前提，而二次筛查若不能有效地对其进行质量控制，则可能导致产品的品质与性能存在安全隐患。基于此，本文就电子元器件老炼筛选方法进行简要分析。

关键词：电子元器件；老炼筛选方法；

1电子元器件老炼筛选方法

1.1老炼筛选重要概述

在当前大量的老炼试验数据统计分析基础上发现，电子元器件和设备在运行过程中呈现的元器件故障缺陷会随着时间的变化而暴露出来，而时间的变化曲线通常呈一个“浴盆”曲线形状。电子元器件的应用过程就如同人类的死亡率曲线，即人类的死亡率在婴幼期和老年期死亡率较高，而青壮年期的死亡率较低，且相对稳定。而电子元器件在早期使用过程中失效的频率高而随后技术下降，使用中期，失效的频率成为“偶然”失效率，呈最低或是近似于不变的状态。且使用后期，电子元器件达到使用损耗严重期，则其产品的使用损耗失效率会急速提升。其中，早期失效率升高的主要原因是电子元器件在生产和制造过程中存在的固有缺陷；而偶然失效期元器件失效率稳定的原因则是由于多种不确定应力作用冲击造成的随机冲击，属于偶然性失效；而后期失效率增高的原因是电子元器件在使用过程中受到老化、磨损、耗损、疲劳等多种物理变化而造成的必然性失效。基于此，电子元器件的老炼筛选方法则是有效避免电子元器件早期失效率升高的重要方法，即通过老炼筛选方法将电子元器件中固有的缺陷在老炼试验中暴露出来，避免元器件的质量受到影响，有效降低元器件的故障率，提升产品的可靠性。

1.2温度循环筛选方法

温度循环老炼筛选方法需要考虑4个环境因素，即最高温度、最低温度、温度变化率以及循环次数。（1）最高温度。温度循环老炼筛选试验在测试元器件质量时，其所有的最高温度不得超过元器件所有构件材料的最高温度中的最低值。并且需要考虑元器件各组件产品技术条件所规定的最高温度值。（2）最低温度。温度循环老炼筛选试验所测试的元器件组件测试环境不得低于元器件构件组成材料的最低额定温度中的最高值。（3）温度变化率。温度变化率直接影响了元器件老炼筛选试验的效果。温度的最大变化率取决于热心特性和被筛选产品的承受能力。（4）循环次数。根据我国《电子产品环境应力筛选方法》（以下简称《方法》），老炼筛选试验的温度循环时间通常为90h~180h，之间约经历25~50次热循环。

1.3随机振动筛选方法

元器件的老炼筛选方法中的振动筛选在使用时需要根据元器件的不同类型而选择不同的振动种类，如随机振动、正弦扫描等。并且在使用过程中需要考虑2个参数。（1）振动等级。根据《方法》，随机振动筛选方法的振动等级为0.05~0.055g2/Hz。并且在筛选试验过程中根据振动激励的动态响应特征对其进行振动检查，实时优化振动谱等级。需要注意的是，随机振动试验因某种原因无法进行时，选用正弦扫描振动开展老炼筛选试验。（2）持续时间。根据《方法》，在进行随机振动试验时，建议对三个轴向各进行10min振动，但是应视具体试验的元器件部件的大小和刚度来确定振动时间。

2 电子元器件老炼筛选方法

2.1 电功率老炼过程的质量控制方法

通常情况下，分立元件在室温下成熟，集成电路在高温下成熟，再经过高温成熟即高温成熟，该过程是一种加速筛选，可以将早期故障排除在外。功率老化方法更接近于设备的真实工作状况，因此被公认为最高效的筛选方法。在电功率老炼工艺中主要包括：电压、电流、温度、时间等因素在内。在质量控制过程中如果出现操作不当，如：过高的电流、过高的电压应力等都会给电子元器件带来不必要的损坏，还会带来新的故障因素，造成很大的安全隐患；若电流或电压应力太低，则不能有效地反映出元件的可靠性，因而不能有效地排除有潜在缺陷的元件，同时其筛查结果也将大打折扣。所以，对电子元器件功率老炼过程中的工艺参数进行合理的选取和控制具有十分重要的意义。在对元件的老化试验中发现，一些通过老化试验的装置在产品的调试中仍然会出现故障，这些装置的早期故障在筛查时不会显现，老的离散装置要按额定功率老炼，出现问题后经过多次的分析和试验，比如，通过延长老化时间、增大老化功率等方法使其达到额定功率1.2倍，从而更好地将早期失效的器件剔除，从而减少后续装置的故障发生率。因此，针对电功率老炼过程的质量控制方法具体可以从以下几个方面进行。第一，老炼二次筛查之前必须对技术条件进行严格的控制，并对测试电压和电流等有关参数进行科学设计。第二，全面检查老炼所需要的设备和条件，并严格按照测试的操作规程进行。第三，检查有无接地、短路等问题，特别是要确认接线夹等的安装有没有松动，有没有安装极性，如有这种情况不仅会影响筛条的品质，也会有设备报废的危险。第四，为了防止外界因素对设备的外观质量产生影响，测试时要小心，不要使用太大的力，否则会对设备产生机械损坏。

2.2电参数测试的质量控制方法

第一，电气参数的检测要求在苛刻的环境条件下进行，尽量控制其温度在22℃～28℃之间，湿度在50%~70%之间，大气压为90kPa~106kPa。在保证上述条件的前提下，严格按照实验参数和规程进行筛选。第二，在对电气参数进行测试之前必须对仪器进行校验，确定仪器符合测试的精度要求后方可进行测试。第三，在测试期间通过的电压和电流绝对不能超过设备的等级。首先进行样品的测试，没有任何问题之后才可以进行电气参数的测试。

2.3失效防止

在对电子元件进行测试时应重点防范由下列因素引起的故障：程序设定不合理导致电子元件测试失败；极性接反导致元件故障；错误的信号导致元件故障；电气应力过度导致元件故障；使用不当会导致电子元件故障；不适当的拔插方法会导致机械应力破坏；在储存时不小心把一些有极性的元件放错了位置，储存湿度太大，很可能会导致引脚的表面被腐蚀或者电气性能变差。

2.4完善老炼二次筛选的质量控制

老炼测试是指元件在特定的电应力状态下，在特定的温度范围内工作一段时间减少元件的潜在缺陷提前出现。尽管这种测试方法可以有效地筛选出一些损坏的设备，但是有些设备经过老炼二次筛选后仍然会产生故障。在这种情况下，可以通过提高老化试验时间，增大电压和功率等方法对试验结果进行严密的筛选。具体可以从以下几个方面进行控制。第一，在老炼之前应根据技术文件中所列的电流、电压等情况，仔细检查老化情况。第二，在用旧设备之前需检查其状态是否良好，是否按照规定进行周期性的检验。第三，对设备的老化问题要仔细研究，并严格按照操作规程进行操作。第四，在上电之前必须先确认有无接地，断开或短路。在设备安装完毕后要仔细检查其安装极性；检查接线夹、接线片等的固定是否牢固，不得有任何松动、脱落，否则将导致设备报废。第五，在使用电子元器件过程中通常应轻拿轻放，不然会引起形状的扭曲和尺寸的改变。在装夹、拔夹的过程中切勿强行将其插入或取出，以免因外力过大而引起机械损坏或机械应力疲劳；在确保接触良好的条件下，应尽可能地减小对设备引脚的作用。

结束语

总之，电子元器件老炼筛选试验是提升产品实用性和可靠性的重要手段，通过老炼筛选试验提升产品的合格率有着更好的作用。在筛选的过程中应从环境、操作规范和设备质量三个方面严格把关，保证所有的质量控制方法能够达到提升元器件质量的目的，提升电子元器件的应用水平。

参考文献：

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