电子元器件老炼筛选方法研究

电子元器件老炼筛选方法研究

李强，胡亚娟，张轶夫，张煜，王睿

北方自动控制技术研究所 山西省晋中市030600

摘要：随着电子产品的不断发展和普及，电子元器件市场呈现出快速增长的趋势。然而，由于市场的竞争激烈和供应链的复杂性，电子元器件的质量问题也日益突出。制造商面临的挑战不仅仅是在广泛而复杂的元器件市场中选择合适的元器件，还需要通过筛选和质量管理来确保所选元器件的质量和可靠性。基于此，文章对电子元器件老炼筛选方法的应用进行了研究，以供参考。

关键词：电子元器件；老炼筛选；质量控制

引言

电子元器件的质量控制工作使长期以来各项产品质量分析和疑难质量问题诊断研究工作都得到了较大的发展。而当前最常见的筛选方式就是“老炼”，即让半导体器件在高温、高压条件下进行超负荷工作，从而促使电子元器件的固有缺陷在短时间内暴露出来，提升产品质量控制的有效性。当前常见的电子元器件老炼筛选试验方法主要是指，在一定的高温环境下，在较长的时间内对电子元器件连续不断地施加相应的电应力，通过特别设置的电-热应力的综合作用来进一步催化电子元器件内部在未来使用过程中产生的物理和化学反应。促使电子元器件中隐含的各种潜在缺陷尽早暴露出来，从而实现电子元器件质量控制的目的。

1电子元器件老炼筛选方法

1.1老炼筛选概述

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极速下降，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。电子元器件的老炼筛选方法主要有温度循环和随机振动两种老炼筛选应力方法。老炼筛选方法主要是通过不同的应力试验筛选不同级别上固有缺陷，即元器件的工艺缺陷、设备缺陷以及加工缺陷等多种缺陷类型。

1.2温度循环筛选方法

温度循环筛选是老炼筛选试验对元器件部组件质量控制较为有效的应力筛选方法。这种筛选方法可以有效暴露元器件组件工艺和施工过程中存在的固有缺陷，如组装缺陷、破裂、绝缘裂口、焊接缺陷以及容差漂移等多种物理缺陷。温度循环老炼筛选方法需要考虑四个环境因素，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。

2电子元器件老炼二次筛选中工艺质量的控制方法

2.1电功率老炼过程的质量控制方法

所谓电功率老炼就是在一定的温度下对元件施加一定的电应力，从而使元件中存在的一些潜在的缺陷得以提早曝光。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完善老炼筛选的质量控制

老炼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。

结语

综上所述，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。利用老炼筛选试验可以有效避免电子元器件在未来使用过程中，因为生产过程中存在的固有缺陷导致电子元器件的使用可靠性降低。相关企业应将老炼筛选试验贯穿在质量检验、设计质量控制、工序质量控制等工作过程中，进而有效提升电子元器件质量。

参考文献

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