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电子元器件|电子元器件加速寿命试验方法的比较介绍( 二 )



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这个 结果和常应力测试结果相吻合 。
2.3序进应力加速寿命试验序加试验的加速效率是最高的 , 但是由于其统计分析非常复杂且试验设备较昂 贵 , 限制了其应用 。
这方面的报道也较少 。
北京工业大学李志国教授报道了微电子器件多失效机理可靠性寿命外推模型5 , 他的学生李杰等人报道了快速确 定微电子器件失效激活能及寿命试验的新方法6 。
试验中对器件施加按一定速率B上升的斜坡温度 , 保持电流密度j和电压V不变 。
做In ( T-2 P/P0) 与1/T曲线 , 找出曲线的线性段 , 并经线性拟 。

9、合得到一直线 , 设直线的斜率为S , 则器件的失效激活能E=-kS 。
得出激活能E后 , 就可以外推某一使用条件下的元 器件寿命李志国老师和他的学生采用上面方法对 pnp 3CG120C双极型晶体管做了序加试 验 。
初始温度T为443 K,升温速率B =1 K/8 h, t时刻的结温为T=T0+B t + T 。
电应力:VCE=-27 V, IC=18.5 mA 测试条件:VCE=-10V, IC=30 mA 室温下测 量;失效判据:hFE的漂移量 hFE/hFE 20% 372 #样品的试验数据如图2 所示 。
国2 372样品hFE的试藝值与温度杓时间的关系鉴于图2中曲线段a最接近使用温度 , 能最好地反映正常工 。

10、作条件下的失效机理 , 所以选择a段数据用Excel软件做出In ( T -2 hFE/hFE )与1/T曲线 , 并做 线性拟合得到一直线 , 其斜率为 S , 则器件的失效激活能E=-kS=0.7 eV 。
由图2 a段外推出样品的hFE退化20%所需的试验时间如图3所示 。
根据GJB/Z299C-200X表5.1.1-5C可计算出 , 样品正常使用时的结温为60 C左右时间八E3 372*W品寿命外推结果代入T=585 K,求得 h是可以比拟的 。
t 372#=1.2 X 10 7 h , 这个结果与经验数据 1.92 X 107 3试验方法的比较3.1加速寿命试验的实施恒加试验一般需要约1000 h , 总共要取上百个样 。

11、品 , 要求应力水平数不 少于3个 。
每个应力下的样品数不少于10个 , 特殊产品不少于5只 。
每一应力 下的样品数可相等或不等 , 高应力可以多安排一些样品 。
步加试验只需1组样品 , 最好至少安排4个等级的应力 , 每级应力的失效数不少于3个 , 这样才能保 证数据分析的合理性 。
另外 , James A. McLinn提出了在步加试验中具体操作的 一些有价值的建议7 。
例如试验应力的起始点选在元器件正常工作的上限附 近 , 应力最高点的选择应参考之前的试验经验或是已知的元器件失效模式来设 定 , 将应力起始点到最高点之间分成 36段;试验前需确定应力步长的的最小 和最大值 。
序加试验的样品数尚无明确的规定 。
步加、序加试验只需几百小时 。

12、 ,取几十个样品甚至更少且只需一组样品就可以完成试验 。
目前应用最广的是恒加试验 , 但其试验时间相对较长 , 样品数相对多一些 。
相比之下 , 步加、序加试 验在这方面要占优势 。
当样品很昂贵、数量有限或只有一个加热装置时 , 步加、 序加试验无疑是最好的选择 。
3.2 加速寿命试验的应用 恒加试验已经成熟地应用于包括航空、机械、电子等多个领域 。
步加试验 往往作为恒定应力加速寿命试验的预备试验 , 用于确定器件承受应力的极大值 。
如金玲8在GaAs红外发光二极管加速寿命试验中 , 用步加试验确定器件所能 承受的最高温度 ,而后再进行恒加试验 ,避免了在恒加试验中出现正常使用时不 会出现的失效机理 。
步加试验也可应用于缩短 。

13、试验时间 。
已经有将恒加试验结合 步加试验以缩短试验时间的做法 9。
序加试验的优点是时间短 ,但其精度不高 ,而且实施序加试验需要有提供符合要求应力以及实时记录样品失效的设备 。
例如 冷时铭等人在固体钽电容加速寿命试验中采用自行研制的 JJ-1 渐近电压发生器 控制直流稳压电源提供序进电压 , 电容测量和漏电流测量分别采用HP公司的4274A和414型漏电流测量仪 , 失效时间用可靠性数据采集系统记录 。
又如 , 北 京工业大学李志国教授等人在做高频小功率晶体管序加试验中也搭建了一套完 整的试验系统 , 系统由控温仪、热电偶、样品加热平台组成温度应力控制系统; 由偏置电源、万用表、加载电路板组成电应力偏置系 。

14、统; 测试采用 Agilent 4155C 半导体参数测试仪和QT16晶体管特性图示仪完成 。
4 结语 当今 , 电子产品的更新速度越来越快 ,而既快速又准确的加速寿命测试方 法是研究人员热切期望 。
相信这一愿望定会早日实现 。


稿源:(未知)

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