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電子元器件的壽命

電子元器件有效工作壽命就是它的可靠性，即它能夠正常完成某一特定電氣功能的時(shí)間。電子元器件失效的過(guò)程通常是這樣的：隨著時(shí)間的推移或工作環(huán)境的變化，元器件的規(guī)格參數(shù)發(fā)生改變，例如電阻器的阻值變大或變小，電容器的容量減小等。當(dāng)它們的規(guī)格參數(shù)變化到一定限度時(shí)，盡管外加工作條件沒(méi)有改變，卻也不能承受電路的要求而徹底損壞，使它們的特性參數(shù)消失，例如二極管被電壓擊穿而短路，電阻因阻值變小而超負(fù)荷燒斷等。顯然，這是一個(gè)“從量變到質(zhì)變”的過(guò)程。

電子元器件的失效率是時(shí)間的函數(shù)。統(tǒng)計(jì)數(shù)字表明，新制造出來(lái)的電子元器件，在剛剛投入使用的一段時(shí)間內(nèi)，失效率比較高，這種失效稱為早期失效。電子元器件的早期失效，是由于在設(shè)計(jì)和生產(chǎn)制造時(shí)選用的原材料或工藝措施方面的缺陷而引起的。它是隱藏在元器件內(nèi)部的一種潛在故障，在開(kāi)始使用后會(huì)迅速惡化而暴露出來(lái)，元器件的早期失效是十分有害的，但又是不可避免的。在經(jīng)過(guò)早期失效期以后，電子元器件將進(jìn)入正常使用階段，其失效率會(huì)顯著地迅速降低，這個(gè)階段叫做偶然失效期。在偶然失效期內(nèi)，電子元器件的失效率很低，而且在極長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)幾乎沒(méi)有變化，可以認(rèn)為它是一個(gè)小常數(shù)。在經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的使用之后，元器件可能會(huì)逐漸老化，失效率又開(kāi)始增高，直至壽命結(jié)束，這個(gè)階段叫做老化失效期。電子元器件典型的失效率函數(shù)曲線如圖1 所示，其變化的規(guī)律就像一個(gè)浴盆的剖面，所以這條曲線常被稱為“浴盆曲線”。

圖1 失效率函數(shù)曲線

老化篩選的原理及目的

老化篩選的原理及目的是：給電子元器件施加熱的、電的、機(jī)械的或者多種結(jié)合的外部應(yīng)力，模擬惡劣的工作環(huán)境，使它們內(nèi)部的潛在故障加速暴露出來(lái)，然后進(jìn)行電氣參數(shù)的測(cè)量，篩選剔除了那些失效或變值的元器件，盡可能把早期失效消滅在正常使用之前。

老化篩選的方法

隨著元器件生產(chǎn)水平的提高，在實(shí)際生產(chǎn)中根據(jù)不同產(chǎn)品的要求，根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)選擇不同的老化篩選要求和工藝。通常，對(duì)那些普通民用產(chǎn)品和要求不是很高的低檔電子產(chǎn)品，一般采用隨機(jī)抽樣的方法老化篩選元器件，而對(duì)那些可靠性要求較高、工作環(huán)境嚴(yán)酷的產(chǎn)品，如航天或軍工產(chǎn)品，則必須采用加嚴(yán)的老化篩選方法，100％ 逐個(gè)老化篩選元器件。

電子元器件老化篩選項(xiàng)目一般有：高溫貯藏、功率老化、溫度循環(huán)、離心加速度、粗細(xì)檢漏、鏡檢、監(jiān)控振動(dòng)和沖擊、精密篩選等方法。其中功率老化是給試驗(yàn)的電子元器件通電，模擬實(shí)際工作條件，再加上＋80℃至＋180℃的高溫經(jīng)歷幾個(gè)小時(shí)，它是一種對(duì)元器件多種潛在故障都有檢驗(yàn)作用的有效措施，也是目前采用得最多的一種方法。

可靠性篩選不同于一般的質(zhì)量驗(yàn)收，它是通過(guò)施加應(yīng)力或者檢測(cè)的辦法來(lái)剔除早期失效（即有缺陷的）產(chǎn)品，所以，可靠性篩選不是檢查產(chǎn)品的好壞，而是假設(shè)所有產(chǎn)品開(kāi)始時(shí)都是好的，而且，可靠性篩選是對(duì)100％的產(chǎn)品進(jìn)行試驗(yàn)。

常用的老化與篩選方法有：

1. 高溫貯藏

電子元件的失效多是由于體內(nèi)和表面各種物理、化學(xué)變化所引起的，和溫度有著密切的關(guān)系。溫度升高以后，化學(xué)反應(yīng)速率加快，失效過(guò)程得到加速，使有缺陷元器件能及時(shí)的暴露，從而加以剔除。

2. 功率老化

功率老化又稱電老化或電老練。篩選時(shí)在熱電應(yīng)力的共同作用下，能較好地暴露元器件表面和體內(nèi)的潛在缺陷，它是可靠性篩選的主要項(xiàng)目。

3. 溫度循環(huán)

利用極端高溫和極端低溫間的熱脹冷縮應(yīng)力，能有效的剔除有熱性能缺陷的產(chǎn)品。常用的篩選條件是-55℃至＋125℃，循環(huán)5-10次。

4. 離心加速度

通常在半導(dǎo)體器件上進(jìn)行。它是利用高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力作用于器件上，可以剔除鍵合強(qiáng)度過(guò)弱、內(nèi)引線匹配不良以及裝架不良的器件。

5. 粗細(xì)檢漏

粗細(xì)檢漏又稱氣密性試驗(yàn)。通常在半導(dǎo)體器件和其他有氣密性要求的產(chǎn)品上進(jìn)行。它用來(lái)剔除氣密性不好的元器件，以保證產(chǎn)品在長(zhǎng)期使用中的可靠性。

6. 鏡檢

產(chǎn)品在封裝以前用顯微鏡檢查通常稱為鏡檢。對(duì)于半導(dǎo)體器件這是一種重要的無(wú)損篩選手段。通常用30-15ox立體顯微鏡觀察各種缺陷，必要時(shí)可以用高倍顯微鏡觀察缺陷。

7. 監(jiān)控振動(dòng)和沖擊

在對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行振動(dòng)或沖擊試驗(yàn)的同時(shí)，監(jiān)測(cè)電性能，常稱為監(jiān)控振動(dòng)或監(jiān)控沖擊試驗(yàn)。

8. 精密篩選

精密篩選通常是在較低的應(yīng)力條件下（接近或略高與元器件的現(xiàn)場(chǎng)使用條件）進(jìn)行3000-5000h的電老化。精密篩選試驗(yàn)需要專門的儀器設(shè)備，費(fèi)用昂貴，周期較長(zhǎng)，一般僅在航空、航天等長(zhǎng)期穩(wěn)定可靠的系統(tǒng)元器件篩選中作為必要的篩選項(xiàng)目。

電子元器件二次篩選機(jī)構(gòu)

優(yōu)科檢測(cè)認(rèn)證是專業(yè)第三方電子元器件二次篩選機(jī)構(gòu)，專注電子元器件檢測(cè)近二十年，可提供器件自動(dòng)化封測(cè)、元器件二次篩選、汽車電子（AEC-Q100、 AEC-Q200）、軍工電子、DPA檢測(cè)、失效分析等電子元器件檢測(cè)服務(wù)。