電子元器件的可靠性

1、電子元器件的可靠性作者:日期:電子元器件的可靠性（第一章：可靠性試驗(yàn)）（可謂可靠性技術(shù)？可靠性技術(shù)究竟是什么。首先從這點(diǎn)開始做如下介紹。可靠性技術(shù)也稱為技術(shù)故障，是一項(xiàng)通過(guò)對(duì)產(chǎn)品故障發(fā)生的原因進(jìn)行分析、評(píng)價(jià)并理解后，提高產(chǎn)品可靠性的技術(shù)。反過(guò)來(lái)說(shuō)，也可以稱之為制造故障技術(shù)。故障產(chǎn)品與不合格產(chǎn)品的區(qū)別?不合格產(chǎn)品是指生產(chǎn)時(shí)就已經(jīng)不合格的產(chǎn)品。?故障產(chǎn)品是指生產(chǎn)時(shí)為合格品，但因時(shí)間較長(zhǎng)而變成不合格產(chǎn)品。使合格產(chǎn)品成為不合格產(chǎn)品的過(guò)程，稱為可靠性技術(shù)。發(fā)生故障的原因，大致可分為以下3類。產(chǎn)品本身存在的潛在因素（內(nèi)因）因使用環(huán)境中的熱度、濕度等外在因素（外因）自然老化（可謂故障？在前章節(jié)中，我們提到“

2、可靠性技術(shù)也稱為技術(shù)故障 "，但實(shí)際上故障也分為很多種。以下是表 示故障發(fā)生率與時(shí)間的相關(guān)性表格，稱之為故障率曲線（浴盆曲線）。初期故覆1M最造合使用的時(shí)期故噂率三口若酒故障目標(biāo)新群一時(shí)間產(chǎn)品隨著時(shí)間變化，分為初期故障/偶發(fā)故障/磨耗故障3個(gè)階段，其相應(yīng)的故障產(chǎn)生原因也各不相同。【初期故障】產(chǎn)品在使用早期發(fā)生的故障，隨著時(shí)間的推移，故障率逐漸減少。其主因可能是由于潛在的缺陷，需要通過(guò)完善設(shè)計(jì)/甄選工程及零件篩選等措施預(yù)防故障發(fā)生?！九及l(fā)故障】初期故障穩(wěn)定后，會(huì)進(jìn)入偶發(fā)故障階段。主要是由于雷電、產(chǎn)品跌落等突發(fā)事件引起的，與時(shí)間推移無(wú)關(guān)，基本可以維持一定的故障率。我們的目標(biāo)是通過(guò)預(yù)防生產(chǎn)

3、工程上的偶發(fā)性缺陷以及控制使用環(huán)境的過(guò)度波動(dòng)，使故障率接近于零?！灸ズ墓收稀颗及l(fā)故障階段后，隨著時(shí)間的推移，故障率又會(huì)增加。此時(shí)的主要原因是由于產(chǎn)品磨耗、損耗引起的，也可視為產(chǎn)品使用壽命已盡。如上所述，故障也分為幾種，而其相應(yīng)誘因也各不相同。為確保質(zhì)量，如何正確判斷其誘因，以 及選擇正確的驗(yàn)證方法（可靠性試驗(yàn)）尤為關(guān)鍵。可謂可靠性試驗(yàn)？接下來(lái)對(duì)可靠性試驗(yàn)進(jìn)行說(shuō)明?？煽啃栽囼?yàn)是為預(yù)測(cè)從產(chǎn)品出廠到其使用壽命結(jié)束期間的質(zhì)量情況。選定與市場(chǎng)環(huán)境相似度較高的環(huán)境應(yīng)力后，設(shè)定環(huán)境應(yīng)力程度與畫詞時(shí)間,主要目的是盡可能在短時(shí)間內(nèi)，正確評(píng)估產(chǎn)品 可靠性。|箕次，試驗(yàn)中有不同的試驗(yàn)項(xiàng)目。存在并非單一型應(yīng)力，而是復(fù)

4、合型環(huán)境應(yīng)力的試驗(yàn)及以故障機(jī)理角度開發(fā)出來(lái) 的試驗(yàn)方法等等。下面列舉若干與電子產(chǎn)品相關(guān)的主要的幾種可靠性試驗(yàn)。聆目的模雙環(huán)境范碉戶應(yīng)慝壞其口,產(chǎn)沅 竟到的冕響.電假網(wǎng)療行 狀態(tài)不內(nèi)部察沫苣 溫的內(nèi)竟.宣言濕田定:意高后去可宜玄孜高得高溫位荷才驗(yàn)評(píng)估葭溫苣環(huán)境0 r 產(chǎn)品受到的影口嘰啜拉東南亞濕氣.日本 梅雨季節(jié)、整流實(shí)、 浴室等使用環(huán)境.翱中擊試驗(yàn)耳佐在廢雷溫宜的副列變化;下r產(chǎn)品受到的第,大寒冷的居閏移至源踵 醫(yī)£肘汜司昌復(fù)匕；汽 車等官中后扒糧溫度 急苴1上升的他用熱曼.評(píng)估丁業(yè),施用.書場(chǎng)吃 通使用電發(fā)生塞著情況 下，產(chǎn)麗雯351的影明.博妒品踩落場(chǎng)旦.設(shè)定手機(jī)使用的產(chǎn)品時(shí).也

5、有用模拔匡衣?lián)糌∈届o電試驗(yàn)HBM* MM等評(píng)估人體"金凰機(jī)械- 儀器所后電量或電時(shí)后 廠足肥骷口月口HBM :凰隊(duì) 靜電接睡到巨極運(yùn)匚時(shí) 的放泡模型.MM ;金屬曲械所苣7尾 有接觸到與極諾口時(shí)的 忒電模型.只有通過(guò)這些試驗(yàn)，被認(rèn)定為可在市場(chǎng)環(huán)境下使用的元器件，才可作為合格產(chǎn)品投放市場(chǎng)。電子元器件的可靠性（第二章：如何推算元器件的壽命？）在第一章中，通過(guò)可靠性和對(duì)故障的基本思考，就實(shí)際執(zhí)行的各項(xiàng)可靠性的試驗(yàn)方法進(jìn)行了說(shuō)明。本次，將以多 層陶瓷電容器為例，針對(duì)預(yù)估電子元器件耐用年數(shù)的加速試驗(yàn)，進(jìn)行說(shuō)明。電子元器件在被用于組裝成各類電子設(shè)備而實(shí)際應(yīng)用于市場(chǎng)時(shí)，需要面對(duì)外部各種應(yīng)激反應(yīng)。例

6、如，電子設(shè)備掉 落時(shí)引起的物理應(yīng)變，冷熱溫差引起的熱應(yīng)變，通電時(shí)的電應(yīng)變等。以這些外部應(yīng)變?yōu)檎T因，在產(chǎn)品使用時(shí)，有 電子元器件發(fā)生故障的案例。因此，本公司從各電子元器件的設(shè)計(jì)階段開始，研究外部應(yīng)變與故障發(fā)生的機(jī)理， 并反饋至電子元器件的可靠性設(shè)計(jì)中。同時(shí)，通過(guò)把握外部應(yīng)變的強(qiáng)度與故障發(fā)生的時(shí)間？既率之間的關(guān)系,"外部應(yīng)變與故障發(fā)生的加速模型"，以便在更短的試驗(yàn)時(shí)間內(nèi)可對(duì)電子元器件的耐用年數(shù)進(jìn)行評(píng)價(jià)。作為加速模型的具體案例，針對(duì)多層陶瓷電容器的耐用年數(shù)的溫度？電壓加速性進(jìn)行說(shuō)明。一般情況下，多層陶瓷電容器由電絕緣體（電介質(zhì)）構(gòu)成，對(duì)于連續(xù)通電，具有高度可靠性。例如，安裝在汽車

7、發(fā)動(dòng)機(jī)附近的控制模塊，在使用時(shí)，周圍環(huán)境的溫度會(huì)隨之升高。圖1所示即為在這樣的高溫環(huán)境下通電時(shí)，電容器使用的陶瓷材料內(nèi)部狀態(tài)。在陶瓷材料內(nèi)部含量極少的原子等級(jí)的電荷缺陷會(huì)從+極（正極）向-極（負(fù)極）移動(dòng)。正橫正題營(yíng)松力昭；由5件。痛抬出.嬉魂噂用礙械.以鈦酸鋼為代表的電陶瓷，在進(jìn)行燒制工藝時(shí)，結(jié)晶構(gòu)造內(nèi)部包含了極少量的原子級(jí)缺陷（稱為氧空位），其可 通過(guò)外部施加的電壓緩慢移動(dòng)，不久便會(huì)累積在 -極附近，最終可能會(huì)破壞陶瓷絕緣性。如此，多層陶瓷電容器的耐用年數(shù)（壽命）取決于陶瓷材料中氧空位的移動(dòng)速度與量，在確立模型時(shí)應(yīng)將產(chǎn)品使 用時(shí)的環(huán)境溫度與負(fù)荷電壓作為參數(shù)。通常情況下，采用阿倫尼烏斯方程的加

8、速模型可廣泛適用，但作為簡(jiǎn)便的 推算方法，也可采用以下經(jīng)驗(yàn)公式。Al：加速系數(shù)Lw標(biāo)準(zhǔn)時(shí)的壽命La ；E速時(shí)的壽命Vx：標(biāo)準(zhǔn)時(shí)的電壓 n ；電壓加速常數(shù)T*標(biāo)準(zhǔn)時(shí)的總度 Ta :加速時(shí)的溫度 $ ；溫度加速常數(shù) ¥.4：加速時(shí)的電壓通過(guò)這個(gè)關(guān)系式，在更嚴(yán)格的條件下（更高的溫度，更高的電壓）進(jìn)行加速試驗(yàn)，可預(yù)估產(chǎn)品在實(shí)際使用環(huán)境下 的耐用年數(shù)。在此，讓我們嘗試對(duì)比多層陶瓷電容器的加速試驗(yàn)與實(shí)際產(chǎn)品的預(yù)設(shè)使用環(huán)境。此時(shí)，電容器的加速試驗(yàn)中耐久 試驗(yàn)時(shí)間表示為 LA,實(shí)際使用環(huán)境下的相當(dāng)年數(shù)表示為L(zhǎng)N,來(lái)用于上述公式。耐久試髯條件頊ifi值和利電由0速岸敝iBM加澧曾強(qiáng)相當(dāng)年數(shù)T4二 85 七 V4-20V Ln = 1000hTm 二 K5 七n 二 a0=8Lm= ?h如此，可預(yù)估在 85 C、20V的應(yīng)用環(huán)境下進(jìn)行的 1000h耐久試驗(yàn)，相當(dāng)于 65 C、5V應(yīng)用環(huán)境下的1448155h（二165年?。Ｓ糜谟?jì)算的電壓加速常數(shù)與溫度加速常數(shù)雖然