電工電子產(chǎn)品加速壽命試驗(yàn)

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1、word資料下載可編輯電工電子產(chǎn)品加速壽命試驗(yàn)之一1概述壽命試驗(yàn)是基本的可靠性試驗(yàn)方法，在正常工作條件下，常常采用壽命試驗(yàn)方法去評(píng)估產(chǎn)品的各種可靠性特征。但是這種方法對(duì)壽命特別長(zhǎng)的產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，不是一種合適的方法。因?yàn)樗枰ㄙM(fèi)很長(zhǎng)的試驗(yàn)時(shí)間，甚至來(lái)不及作完壽命試驗(yàn)，新的產(chǎn)品又設(shè)計(jì)出來(lái)，老產(chǎn)品就要被淘汰了。因此，在壽命試驗(yàn)的基礎(chǔ)上形成的加大應(yīng)力、縮短時(shí)間的加速壽命試驗(yàn)方法逐漸取代了常規(guī)的壽命試驗(yàn)方法。加速壽命試驗(yàn)是用加大試驗(yàn)應(yīng)力(諸如熱應(yīng)力、電應(yīng)力、機(jī)械應(yīng)力等)的方法，激發(fā)產(chǎn)品在短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生跟正常應(yīng)力水平下相同的失效，縮短試驗(yàn)周期。然后運(yùn)用加速

2、壽命模型，評(píng)估產(chǎn)品在正常工作應(yīng)力下的可靠性特征。加速環(huán)境試驗(yàn)是近年來(lái)快速發(fā)展的一項(xiàng)可靠性試驗(yàn)技術(shù)。該技術(shù)突破了傳統(tǒng)可靠性試驗(yàn)的技術(shù)思路，將激發(fā)的試驗(yàn)機(jī)制引入到可靠性試驗(yàn)，可以大大縮短試驗(yàn)時(shí)間，提高試驗(yàn)效率，降低試驗(yàn)耗損。2常見(jiàn)的物理模型元器件的壽命與應(yīng)力之間的關(guān)系，通常是以一定的物理模型為依據(jù)的，下面簡(jiǎn)單介紹一下常用的幾個(gè)物理模型。2.1失效率模型失效率模型是將失效率曲線劃分為早期失效、隨機(jī)失效和磨損失效三個(gè)階段，并將每個(gè)階段的產(chǎn)品失效機(jī)理與其失效率相聯(lián)系起來(lái)，形成浴盆曲線。該模型的主要應(yīng)用表現(xiàn)為通過(guò)環(huán)境應(yīng)力篩選試驗(yàn)，剔除早期失效的產(chǎn)品，提

3、高出廠產(chǎn)品的可靠性。2.1失效率模型圖示：專業(yè)技術(shù)資料word資料下載可編輯O1典型的失效率曲線規(guī)定的失效率隨機(jī)失效早期失效磨損失效t?2.2應(yīng)力與強(qiáng)度模型該模型研究實(shí)際環(huán)境應(yīng)力與產(chǎn)品所能承受的強(qiáng)度的關(guān)系。應(yīng)力與強(qiáng)度均為隨機(jī)變量，因此，產(chǎn)品的失效與否將決定于應(yīng)力分布和強(qiáng)度分布。隨著時(shí)間的推移，產(chǎn)品的強(qiáng)度分布將逐漸發(fā)生變化，如果應(yīng)力分布與強(qiáng)度分布一旦發(fā)生了干預(yù)，產(chǎn)品就會(huì)出現(xiàn)失效。因此，研究應(yīng)力與強(qiáng)度模型對(duì)了解產(chǎn)品的環(huán)境適應(yīng)能力是很重要的。專業(yè)技術(shù)資料word資料下載可編輯2.3最弱鏈條模型最弱鏈條模型是基于元器件的失效是發(fā)生在構(gòu)成元器件的諸因

4、素中最薄弱的部位這一事實(shí)而提出來(lái)的。該模型對(duì)于研究電子產(chǎn)品在高溫下發(fā)生的失效最為有效，因?yàn)檫@類失效正是由于元器件內(nèi)部潛在的微觀缺陷和污染，在經(jīng)過(guò)制造和使用后而逐漸顯露出來(lái)的。暴露最顯著、最迅速的地方，就是最薄弱的地方，也是最先失效的地方。2.4反應(yīng)速度模型該模型認(rèn)為元器件的失效是由于微觀的分子與原子結(jié)構(gòu)發(fā)生了物理或化學(xué)的變化而引起的，從而導(dǎo)致在產(chǎn)品特性參數(shù)上的退化，當(dāng)這種退化超過(guò)了某一界限，就發(fā)生失效，主要模型有Arrhenius模型和Eyring模型等。3加速因子的計(jì)算加速環(huán)境試驗(yàn)是一種激發(fā)試驗(yàn)，它通過(guò)強(qiáng)化的應(yīng)力環(huán)境來(lái)進(jìn)行可靠性試驗(yàn)。加速

5、環(huán)境試驗(yàn)的加速水平通常用加速因子來(lái)表示。加速因子的含義是指設(shè)備在正常工作應(yīng)力下的壽命與在加速環(huán)境下的壽命之比，通俗來(lái)講就是指一小時(shí)試驗(yàn)相當(dāng)于正常使用的時(shí)間。因此，加速因子的計(jì)算成為加速壽命試驗(yàn)的核心問(wèn)題，也成為客戶最為關(guān)心的問(wèn)題。加速因子的計(jì)算也是基于一定的物理模型的，因此下面分別說(shuō)明常用應(yīng)力的加速因子的計(jì)算方法。3.1溫度加速因子溫度的加速因子由Arrhenius模型計(jì)算：專業(yè)技術(shù)資料word資料下載可編輯其中，Lnormal為正常應(yīng)力下的壽命，Lstress為高溫下的壽命，Tnormal為室溫絕對(duì)溫度，Tstress為高溫下的絕對(duì)溫度，

6、Ea為失效反應(yīng)的活化能（eV），k為Boltzmann常數(shù)，8.62×10－5eV/K，實(shí)踐表明絕大多數(shù)電子元器件的失效符合Arrhenius模型，表1給出了半導(dǎo)體元器件常見(jiàn)的失效反應(yīng)的活化能。表1半導(dǎo)體元器件常見(jiàn)失效類型的活化能設(shè)備名稱失效類型失效機(jī)理活化能（eV）IC斷開(kāi)Au-Al金屬間產(chǎn)生化合物1.0IC斷開(kāi)Al的電遷移0.6IC（塑料）斷開(kāi)Al腐蝕0.56MOSIC（存貯器）短路氧化膜破壞0.3～0.35二極管短路PN結(jié)破壞（Au-Si固相反應(yīng)）1.5晶體管短路Au的電遷移0.6MOS器件閾值電壓漂移發(fā)光玻璃極化1.0MOS器件閾值

7、電壓漂移Na離子漂移至Si氧化膜1.2～1.4MOS器件閾值電壓漂移Si-Si氧化膜的緩慢牽引1.0專業(yè)技術(shù)資料word資料下載可編輯3.2、電壓加速因子電壓的加速因子由Eyring模型計(jì)算：其中，Vstress為加速試驗(yàn)電壓，Vnormal為正常工作電壓，β為電壓的加速率常數(shù)。3.3、濕度加速因子濕度的加速因子由Hallberg和Peck模型計(jì)算：其中，RHstress為加速試驗(yàn)相對(duì)濕度，RHnormal為正常工作相對(duì)濕度，n為濕度的加速率常數(shù)，不同的失效類型對(duì)應(yīng)不同的值，一般介于2～3之間。3.4、溫度變化加速因子溫度變化的加速因子由C

8、offin－Mason公式計(jì)算：其中，為加速試驗(yàn)下的溫度變化，為正常應(yīng)力下的溫度變化，n為溫度變化的加速率常數(shù)，不同的失效類型對(duì)應(yīng)不同的值，一般介于4～8之間。3.5、計(jì)算實(shí)例專