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      關(guān)于元器件的篩選與降額——天先數(shù)智科技

      元器件的篩選 天先數(shù)智

      電子產(chǎn)品的“硬件”故障,大部分直接以元器件的各種故障方式表現(xiàn)出來。其故障原因,并非都是元器件本身的缺陷,有不少是選用不當(dāng)造成的。例如在電路設(shè)計(jì)時(shí)給元器件所加的應(yīng)力超過產(chǎn)品的額定恒,或是對(duì)元器件失效機(jī)理不清楚,用于不適當(dāng)?shù)沫h(huán)境條件等等。因此元器件的選用及篩選成為電子產(chǎn)品可靠性設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)之一。為了保證元器件的使用可靠度.合理他進(jìn)行降額使用元器件,可大幅度地降低元器件的失效率,因此降額設(shè)計(jì)已成為電子產(chǎn)品可靠性保障設(shè)汁的最有效的方法之一。

      篩選是一種剔除不符合要求產(chǎn)品的挑選技術(shù)。可靠性篩選是在一批產(chǎn)品中剔除那些由于原材料、工藝制造等潛在的不良因素所造成的缺陷而早朗失效的產(chǎn)品,而把具有一定特性的產(chǎn)品挑選出來。在篩選以前,產(chǎn)品的參數(shù)性能一般都是合格的,只有對(duì)產(chǎn)品施加各種應(yīng)力條件或采用特殊的檢查手段后,才能發(fā)現(xiàn)有隱患的早期失效產(chǎn)品。一批產(chǎn)品,通過篩選剔除了早期失效的產(chǎn)品,就可以提高該批產(chǎn)品的可靠性水平。在正常情況下,失效率可以降低半個(gè)到一個(gè)數(shù)量級(jí),個(gè)別的甚至可以降低兩個(gè)數(shù)量級(jí)。

      對(duì)于電子元器件,其失效機(jī)理是產(chǎn)品本身具有的固有特性,當(dāng)產(chǎn)品生產(chǎn)后,它的失效機(jī)理就完全確定了,而可靠性篩選不能改變其失效機(jī)理。所以,可靠性篩選不能提高單個(gè)元件的可靠性,只有當(dāng)一批產(chǎn)品的早期失效產(chǎn)品被剔除后,才能提高該批產(chǎn)品的可靠性水平。同時(shí)要求,在整批產(chǎn)品的持性上,可靠性篩選不該影響其失效機(jī)理、失效模式和正常工作,因此篩選試驗(yàn)應(yīng)力對(duì)優(yōu)良產(chǎn)品的損傷要盡可能的小。

      篩選方法分類較多,按其方法復(fù)雜程度可分類如下:
      (1)分布截尾篩選。對(duì)產(chǎn)品參數(shù)性能的篩選。
      (2)應(yīng)力強(qiáng)度篩選。對(duì)產(chǎn)品施加一定強(qiáng)度的應(yīng)力后進(jìn)行測量評(píng)定分選。
      (3)老煉篩選。在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)對(duì)產(chǎn)品施加各種應(yīng)力條件后進(jìn)行測試挑選溫老煉篩選、功率老煉篩選及離心老煉篩選等。
      (4)線性鑒別篩選。果用適當(dāng)檢查手段及篩選項(xiàng)目進(jìn)行試驗(yàn),獲得數(shù)據(jù),運(yùn)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法進(jìn)行判別挑選。
      (5)精密篩選。在接近產(chǎn)品的使用條件下進(jìn)行長期檢煉,并多次精確地測量參數(shù)的變化量進(jìn)行挑選和預(yù)測。

      前兩種方法簡單易行,但對(duì)剔除早期失效產(chǎn)品的效果較差;后兩種方法需要專門的設(shè)備相較長的時(shí)間,費(fèi)用較高但對(duì)剔除早期失效產(chǎn)品的效果較好。通常要根據(jù)產(chǎn)品的使用要求、質(zhì)量水平及費(fèi)用等情況合理地選擇篩選方法。目前老煉篩選是可靠性篩選的主要方法,精密篩選由于費(fèi)用高、周期長、通常用于高可靠性的元器件篩選,如衛(wèi)星元件、軍工產(chǎn)品及海底電纜通信元件等。目前我國有許多電子元器件已編制了典型的篩選程序,參見《電于可靠性工程》。例如,半導(dǎo)體集成電路的典型篩選程序是:

      ①高溫老煉儲(chǔ)存:150℃一175。C,96h。
      ②離iC者煉:200008,1min。
      ③高溫功率考煉:125℃,96h,在額定電壓、額定負(fù)載下動(dòng)態(tài)老練。電子元器件在使用或貯存過程中,總是存在著某種比較緩慢的物理化學(xué)變化。當(dāng)這一物理化學(xué)變化過程發(fā)展一定階段時(shí),元器件的特性退化、功能喪失,即失效。以半導(dǎo)體器件而言,上述物化作用形成導(dǎo)電溝道時(shí),使器件反向漏電流變大,擊穿電壓下降‘器件表面復(fù)合適反變大,晶體管的電流放大系數(shù)降低等等。物化過程與溫度有密切關(guān)系,當(dāng)溫度升高以后,這些物理變化過程大大加快,器件的失效過程被加速。

      元器件的篩選

      在我國電子工業(yè)部頒發(fā)的《電子設(shè)備可靠性預(yù)測手冊》中繪制了電子元器件降額曲線。對(duì)于不同的元件,降額的方法是不一樣的,電阻器的降額方法是降低功率比,電容器是降低其工作電壓,半導(dǎo)體器件的降額方法是將工作功耗保持在額定功耗之內(nèi),數(shù)字集成電路通過降低周圍環(huán)境溫度和電荷來降額,線性集成電路、大規(guī)模集成電路和半導(dǎo)體存貯器也是通過降低周圍環(huán)境溫度來實(shí)現(xiàn)降額的,軸承則以負(fù)荷比為降領(lǐng)系數(shù)。

      降額原則
      主要考慮三個(gè)問題:一是降額從怎樣的溫度、電應(yīng)力值開始降額的效果。

      一般元器件規(guī)范中部臍有溫度、電應(yīng)力平面上的降額曲線。對(duì)于不同類型的元器件,電應(yīng)力可以是電壓、電流或功率等。降領(lǐng)程度的第一步是使用降額曲線,曲線內(nèi)的區(qū)域?yàn)樵试S工作區(qū),曲線本身又由兩部分組成。元器件的降額使用并不是降額越多越好,因?yàn)榻档驮骷娯?fù)荷過多,將會(huì)增加設(shè)備的體積、重量及成本,而且也不是任何情況下都能有效的。這是因?yàn)椋?/p>

      (1)當(dāng)可靠性已達(dá)到要求時(shí),再用降額來繼續(xù)提高可靠性就多余了。同一設(shè)備中的各種元器件可靠性水平要協(xié)調(diào)。對(duì)其中某些元器件大幅度的降額,使其可靠性遠(yuǎn)離干其它元器件,這種降額也是不必要的。

      (2)單純用降額來提高可靠性的能力是有限度的。因?yàn)闊o論是溫度應(yīng)力還是電應(yīng)力。降額到一定程度后,這時(shí)即使再大幅度的降領(lǐng),失效率也只有微小下降G

      (3)對(duì)于有些元器件過度的降領(lǐng)反而有害。如大功率晶體管在小電流下工作,將大大降低放大系數(shù)且參數(shù)穩(wěn)定性也下降。電解電容和實(shí)芯電阻,經(jīng)常讓它通過一定的電流要比自然存放或只通過微弱電有利。有的元件降額容易發(fā)生低電平失效,如聚苯乙烯電容cLl o、滌綸電容cLu和漆膜電容cQ2。、cQ 2。等。對(duì)于電子管的燈絲電壓和繼電器曲線包電流不僅不能降額,反而要控制在額定值上,否則將直接影響壽命和可靠的接觸。

      (4)電應(yīng)力的降領(lǐng)比較容易做到,對(duì)溫度應(yīng)力的控制主要靠改進(jìn)熱設(shè)計(jì)。

      (5)采用降額技術(shù)來提高可靠性,還要效益,即降額程度的取值需綜合考慮可靠性指標(biāo)要求及重量、體積、成本的限制。如果單靠降領(lǐng)來提高可靠性其綜合效益不高時(shí),就應(yīng)采取改進(jìn)設(shè)計(jì),提高元器件強(qiáng)度等手段來提高可靠性。

      標(biāo)簽: 磁柵尺數(shù)顯表   數(shù)顯角度測量儀   數(shù)字位置指示儀   磁性位移測量儀   it

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