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电子元器件老化测试项目及注意事项

发布时间:2021年12月23日 浏览数:6 文章出自:北测可靠性实验室

在电子产品在加工过程中,由于经历了复杂的加工和元器件物料的大量使用,无论是加工缺陷还是元器件缺陷,都可分为明显缺陷和潜在缺陷,明显缺陷指那些导致产品不能正常工作的缺陷,例如短路/断路。

而潜在缺陷导致产品暂时可以使用,但在使用中缺陷会很快暴露出来,产品不能正常工作。潜在缺陷则无法用常规检验手段发现,而是运用老化的方法来剔除。

如果老化方法效果不好,则未被剔除的潜在缺陷将最终在产品运行期间以早期失效(或故障)的形式表现出来,从而导致产品返修率上升,维修成本增加。

一、电子元器件老化测试概念

老化(Burn in)是指在一定的环境温度下、较长的时间内对元器件连续施加环境应力,而环境应力筛选(ESS:Environment Stress Screen )则不仅包括高温应力,还包括其他很多应力,例如温度循环、随机振动等,通过电-热应力的综合作用来加速元器件内部的各种物理、化学反应过程,促使隐藏于元器件内部的各种潜在缺陷及早暴露,从而达到剔除早期失效产品的目的。

老化是属于环境应力筛选的一种。

老化应力测试.jpg

二、老化测试的必要性?

1. 对于工艺制造过程中可能存在的一系列缺陷,如表面沾污、引线焊接不良、沟道漏电、硅片裂纹、氧化层缺陷和局部发热点等都有较好的筛选效果。

2. 对于无缺陷的元器件,老化也可促使其电参数稳定。

三、老化测试项目有哪些?

主要的老化试验项目是:

老化测试.jpg

1、光老化测试

光老化是户外使用材料受到的主要老化破坏,对于室内使用材料,也会受到一定程度的光老化。模拟光老化主要的三种灯源各有优异,碳弧灯最早发明使用,建立的测量体系较早、很多日本标准和纤维材料方面的标准都使用碳弧灯,但由于碳弧灯价格较高、性能不够稳定(灯管使用90小时后需要更换),已经逐渐被氙弧灯、紫外灯代替。氙灯在模拟自然光方面有较大优势,价格也相对较低,适合多数产品的使用。

紫外灯产生的是400nm以下的光,能较好地加速模拟自然光中紫外线对材料的破坏作用,加速因子比氙灯要高,光源稳定性也比氙灯要好,但容易产生非自然光产出的破坏(尤其是UVB灯)。

主要应用范围:户外、室内使用的橡塑、涂料、油墨产品,通讯、电器等设备外壳,汽车件、摩托车配件。

2、热老化测试

主要参考标准:GB/T 7141、ASTM D3045、JIS K 6257等。

热老化箱具备程序功能,可以通过程序设定温度变化,适合各种产品热老化的需要。

主要应用范围:各种产品耐热老化测试,如PCB板、电器中绝缘橡胶、长寿命需求产品(如斜拉索大桥用外套料,使用年限要20年以上)等,考察材料随着使用时间的推移,产品性能的变化状况,考察产品使用的可靠性。

3、湿热老化测试

主要参考标准:通用标准有GB/T 15905、GB/T 2573等。

另外还可以根据不同的产品标准、企业标准设定湿度、温度的变化曲线,适合各种复杂的湿热老化测试。产品使用过程中,容易受到温度和湿度的双重影响,对于一些对水敏感的材料,如PET、PBT等,需要进行湿热老化测试,以评定是否适合在潮湿的环境下长期使用。

4、盐雾老化试验

主要参考标准:GB/T 10125、GB/T 12000\、ASTM D117 、JISZ2371等标准。

进行中性盐雾、酸性盐雾、铜离子加速盐雾测试。主要用于模拟大气中的溶解于水蒸汽中的氯化钠对涂层、镀层等保护程以及金属地材的腐蚀作用,尤其是沿海地区及内陆盐湖周边地区,空气中盐分较高,产品很容易受到盐雾腐蚀。

主要适用产品:各类涂料,如建筑外墙涂料、船用涂料、货柜用涂料等,各类镀层。

5、臭氧老化测试

主要参考标准:GB/T 7762、GB/T 24134、GB/T 13642、HG/T 2869、JIS K 6259、ASTM D 1149。

主要考察橡胶耐臭氧性能(橡胶中含有大量双键,容易受到臭氧攻击,尤其是在动态使用或者是拉伸时,臭氧对橡胶的破坏更加严重),也可以考察TPU、EPDM等新型弹性体的抗臭氧性能。

6、高低温循环试验

主要参考标准:GB/T 2423,JG/T 25建筑涂料涂层耐冻融循环性测定法等标准,可以按照不同产品标准中,关于高低温循环、冻融循环的相关测试方法来开展试验。主要用于建筑涂料、特殊环境使用设备等检测。

四、电子元器件老化测试注意事项?

为了使老化取得满意的效果,应注意下面几点:

① 老化设备应有良好的防自激振荡措施;

② 给器件施加电压时,要从零开始缓慢地增加,去电压时也要缓慢地减小,否则电源电压的突变所产生的瞬间脉冲可能会损伤器件。老化后要在标准或规范规定的时间内及时测量,否则某些老化时超差的参数会恢复到原来的数值;

③ 为保证晶体管能在最高结温下老化,应准确测量晶体管热阻。

对于集成电路来说,由于其工作电压和工作电流都受到较大的限制,自身的结温温升很少,如不提高环境温度很难达到有效地老化所需的温度。因此,常温静态功率老化只在部分集成电路(线性电路和数字电路)中应用。

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