一文知道晶体管器件失效原因及老化挑选.docx
一文知道晶体管器件失效原因及老化挑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,是整机消费中的两个关键环节。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展严格的检验和老化挑选。一般电子器件在出厂前已进展,叫做出厂老化,但由于个使用行业的特殊要求,象军工和煤矿这样的企业,所以在使用前必须对器件进展进一步的老化挑选。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，完成规定的功能或者任务才能。它是产品本身寿命和使用时产品质量的综合表达。通常用失效率来定量的描绘器件的可靠程度。失效率即是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，讲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络。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，或大量的或者长时间使用后才能判定。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；有的是元器件的消费经过中工艺措施不当造成的。总的来讲，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伏故障。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讲是特别有害的。在整机消费的工艺经过中，元器的老化挑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，挑选掉早期失效的元器件，保证整机的可靠工作。2偶尔失效期电子元器件在早期失效器后，就进入到偶尔失效期。这一阶段的特点是失效率低而稳定，而表现的是偶尔性质。这是元器件最好的工作阶段。由于这一段使用时间长，所以也叫使用寿命期。一个好的集成电路，其偶尔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。一般有以下三种情况：遭受忽然的机械冲击或者热冲击引起引线断脱等；由于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展电路设计，并考虑一些详细措施，如散热透风措施和防电磁干扰措施等，以防止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，磨损和疲惫等原因，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外表长期氧化而外表氧化使电阻增大，导致热量过大而使键合点开路；又如外表化学反响，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，说明元器件已到额定使用期，对此采取的措施是定期更换。2、老化挑选的作用和内容老化挑选的作用就是在于外加应力,将早期失效的元器件的潜伏故障加速暴露,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,或多种应力的综合。外加应力不可太小，否那么达不到挑选效果；但也不能太大，否那么引入新的失效原因。目前广泛采挑选工程有：高温存储，上下温冲击，高温功率老化，机械震动，离心加速度，捡漏，湿热等等。对于使用企业的挑选，即使用挑选，不一定要全面的进展。理论证实，以下几种试验工程能有效的发现早期失效的器件，故比拟常用。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挑选。高温对电子元件的影响，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元件的影响，确定电子元件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，半年或者一年拿出来复测，其参数也会变化。原因是元器件固然不工作，但内部也会产生化学变化，高温存储就是要这样的经过加快。高温存储的详细可以有以下几种作用：加速晶片外表化学反响的进展；加速正离子运动经过，稳定参数；加速内引线压焊点虚焊的氧化经过等。有人做过试验证实：在175温度存放一小时的经过，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，否那么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120300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，把元件进展低温、高温的交替存放，以检验元器件承受由低温到高温或者由高温到低温这样一个突变热胀冷缩的应力的才能。它可以检验元器件中不同构造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伏故障：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顺低温、上下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。转换经过越快越好，最多不超过一分钟。一般来讲，经过3、5次循环冲击，足以暴露早期失效的元件，而无损于完好的元器件。循环次数不要太多，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80180之间进展老化。这是一种很有效的挑选方法，它对于外表沾污、引线焊接不良、漏电、晶片裂纹、氧化层缺陷、存在着部分发热门等元器件，都有挑选效果。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。上下温冲击：硅管：12545；锗管：7045；上下温各存放半小时，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。上下温冲击：12545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稳定后进展动态参数复测，平均延迟时间变化不得超过20。静态参数复测。
