电子元器件的老化测试.docx

电子元器件的老化测试1、引言 22、高温老化的机理 23、电子产品的失效曲线分析 24、高温老化测试流程 35、手动操作设备步骤 41、 控制系统初始化 42、 预加热过程 63、 开启水冷系统 74、 附加操作（实际做老化测试时可跳过该执行操作） 85、 干燥罐内温度设定 96、 结束工作程序 107、 装配产品 118、 排水处理 11附录：中华人民共和国国家军用标准---电子及电气元件实验方法（高温寿命实验） 121、引言随着电子技术的发展，电子产品的集成化程度越来越高，结构越来越细微，工序越来越 多，制造工艺越来越复杂，这样在制造过程中会产生潜伏缺陷对一个好的电子产品，不但 要求有较高的性能指标，而且还要有较高的稳定性电子产品的稳定性取决于设计的合理性、 元器件性能以及整机制造工艺等因素目前，国内外普遍采用高温老化工艺来提高电子产品 的稳定性和可靠性，通过高温老化可以使元器件的缺陷、焊接和装配等生产过程中存在的隐 患提前暴露，保证出厂的产品能经得起时间的考验2、高温老化的机理电子产品在生产制造时，因设计不合理、原材料或工艺措施方面的原因引起产品的质量 问题有两类：第一类是产品的性能参数不达标，生产的产品不符合使用要求；第二类是潜在的缺陷，这类缺陷不能用一般的测试手段发现，而需要在使用过程中逐渐 地被暴露，如硅片表面污染、组织不稳定、焊接空洞、芯片和管壳热阻匹配不良等等。

一般这种缺陷需要在元器件工作于额定功率和正常工作温度下运行一千个小时左右才 能全部被激活（暴露）显然，对每只元器件测试一千个小时是不现实的，所以需要对其施 加热应力和偏压，例如进行高温功率应力试验，来加速这类缺陷的提早暴露也就是给电子 产品施加热的、电的、机械的或多种综合的外部应力，模拟严酷工作环境，消除加工应力和 残余溶剂等物质，使潜伏故障提前出现，尽快使产品通过失效浴盆特性初期阶段，进入高可 靠的稳定期3、电子产品的失效曲线分析电子产品的失效曲线如下图所示：> 当器件处于早期失效期（亦称为婴儿期）时，由于种种不稳定因素，失效率比较高产品处于从容易发生失效向不容易发生失效过渡的时期> 当器件处于恒定失效期时，（亦称为生命期）失效率趋于稳定，是产品的正常使用时期> 当器件处于耗损失效期（亦称为后期失效朔），由于元器件寿命到了等原因，使产品的失效率大大增加．避免耗损失效的办法是采取预防维修或更换故障率阶段1 老化时间安全带阶段2老化时间由图可见，主要故障都出现在器件寿命周期开始和最后的十分之一阶段老化就是加快 器件在其寿命前10%部份的运行过程，迫使早期故障在更短的时间内出现，通常是几小时 而不用几个月或几年。

不是所有的半导体生产厂商对所有器件都需要进行老化普通器件制 造由于对生产制程比较了解，因此可以预先掌握藉由统计得出的失效预计值如果实际故障 率高于预期值，就需要再作老化，提高实际可靠性以满足用户的要求老化后进行电气参数测量，筛选剔除失效或变值的元器件，尽可能把产品的早期失效消 灭在正常使用之前这种为提高电子产品可靠度和延长产品使用寿命，对稳定性进行必要的 考核，以便剔除那些有“早逝”缺陷的潜在“个体”（元器件），确保整机优秀品质和期望寿命 的工艺就是高温老化的原理4、高温老化测试流程被测元件分类装载. 将待测的元件分模块放置在测控元件支匚^ 架上，放入老化罐测试舱内被测元件上电自检通过罐体侧面罐窗外接电源导线为被测 电路板供电，检查被测对象上电状态是否正 常，若正常则后续打开加热系统电源温控系统设定采用调功PID自动调节温控系统设定好温 度，启动加热系统对测试环境加热老化炉的温度通常设定在50 C〜60°C左右高温老化测试完成 匚^老化测试完成后，对老化后的元件进行测试并输出测试报告从上面的高温老化测试流程中，我们可以看到，在测试过程中，待测元件被放在元件支 架上送到老化罐中，当被测元件上电自检通过时，就可以通过 PID 自动调节温控系统设定 好高温老化测试的温度等参数（老化罐的温度通常设定在50°C〜60°C左右，测试时间在48〜 72 小时不等），然后启动加热系统对测试环境加热。

当整个高温老化测试过程完成后，测试 人员对老化后的元件进行测试并输出测试报告此控制系统采用PID控制仪进行温度控制，当通过温度传感器采集的被老化的电子产 品的温度偏离所希望的给定值时，PID控制仪根据反馈的偏差进行比例（P）、积分（I）、 微分（D）运算，输出一个适当的控制信号给执行机构（加热器），促使测量值恢复到给定 值，达到自动控制温度的目的5、手动操作设备步骤1、控制系统初始化接通设备的总开关，检查各配套电器的断路器是否处于接通状态正常情况下设备的线 路已经接好，无需自行跳线按下干燥罐罐体下侧的电源开关，拉下开关后工控机上电按下控制机柜面板上的【控制电源】按钮，启动控制系统的控制电源，检查仪器仪表工 作、显示是否正常开启工控机，进入操作系统后双击左面上的【运行系统】图标，进入控制系统控制系统如图所示，点击【登陆系统】选择系统管理员，无需口令，【确定】后登陆进入系统*]用户居QJJ退岀岳统登录系礎理虽进入系统后，显示【欢迎进入控制系统】提示p圧蠹检查！ ！ ！ _ 水压套正常！真空干燥成套设备控制系登录系铳 进人监轻 更改密码 配置用户 退出系统W沈阳汇思真空技术发展有限公司TeL： 024-88724140 Fax： 88722795点击【进入监控】，进入总控制菜单画面延行系统电血華辖干燥运行时何06s. oe变压法真空干燥系统注意检查！ ! !水压不正常i桃忒噩02水屋畀書水压 9,032. D4乳生异常Hffi gm宝Jbo抉3. 11g蠶；■ 2. 12:；，；知帀I r& a. i j兒T帽■r.jjL19966 歸仝间温度25.5 t讓芯徂度25. 1 £?SL-1 t'21 &弋080 r当前工艺：漩程控制：D000定时器=000009产品数麻0006电压翅：掾作员：CCCCCC报警査询历史报表历史曲线工艺趨播退出系统|王作状态；手陵|控制2 1 無动珈进厅护1ggw BIB点击右下方【工作状态】栏的【手动】按钮，进入手动控制状态，同时开启控制机柜面 板上的绿色【水泵】按钮，开启水泵。

水冷系统由水箱、水泵及阀门管道组成，由其对真空泵、冷凝过滤器实行冷却，水箱根 据实际使用情况定期更换或补充水2、预加热过程左键点击控制画面中的【热油泵】，在弹出的快捷菜单中选择【启动】按钮，启动高温 油泵检查油泵的出口压力表，正常油压为0.05-0.1MPa左键点击控制画面中的【电加热器】，在弹出的快捷菜单中选择【启动】按钮，启动电 加热器加热是采用调功PID自动调节加热方式，当导热油的温度上升时，可以观察到干燥罐 上方的膨胀箱的油位位置上升在加热过程中要经常检查高温油泵出口处的压力表，要求压 力为 0.05-0.1MPar!i■ma*Q&停止故弃3. 113. Ill电卯憩昜.0O3、开启水冷系统底冉直艺莎I3E79 帕M 15］澄度Z7. Q 弋喪盂沮康24.3 龙茂囲直度学.？ t点击控制画面中的【制冷机组】，在弹出的快捷菜单中选择【启动】按钮，启动制冷机采用特制冷凝器，使冷凝效果更彻底，干燥时间更短4、附加操作（实际做老化测试时可跳过该执行操作）抽真空处理在罐内的【线圈温度】达到100 度时可以抽真空，左键点击控制画面中的【真空泵】， 在弹出的快捷菜单中选择【开真空泵】按钮，启动真空泵。

真空泵采用热泵技术，可以极大的减少真空泵油的更换频率特制的真空干燥专用真空 挡板阀，比常规真空阀性能有极大的提高，采用变压干燥机理，干燥时间比常规真空干燥缩 短当控制系统中【罐内真空度】显示的真空小于lOOOPa时，可以启动罗茨泵继续提升真 空度进行高真空处理，达到时间后高真空干燥完成5、干燥罐内温度设定 干燥罐内的加热系统是以电作为加热源，以导热油作为加热介质，用高温油泵强制循环加热故可以通过设定不同的油温值来调节罐内的温度达到测试的目的被测电路板需要外接电源提供输入，可以通过干燥罐侧壁的小罐窗接入，小罐窗提供12路接入，可以同时接入6 组供电电源提供测试单击油温设定栏：I曲 2. 133. 11iff内凰守噹1774 血5 1可温.度29.2 ta a度24.3 '匚注囲诅匿纽1 工S■議P也崎46h 5 弋P3 <在弹出的对话框中输入需要设定的油温值，确定即可1234*■ 1561sgfl一停1L铃芦报警宜询历史报表历史曲线工宠酬:定阿器：QHIM6?6、结束工作程序> 关闭【真空泵】阀门> 关闭【罗茨泵】阀门> 关闭控制机柜面板上的【水泵】按钮（红色）> 关闭【电加热器】> 当油温小于80度时关闭【热油泵】7、装配产品当需要装配产品时，开启控制画面上的充气阀【开充气阀】对真空罐放大气，当【罐内 真空度】显示为大气压时可以开启罐门，打开罐门周边的四个锁卡，向外拉罐门即可开仓， 将待检测的设备放入罐内。

系统带有一套压缩空气系统，由空压机、水泵、压力表、管路等组成，为气动阀门提供 气源，压缩机工作时应打开其阀门8、排水处理如需干燥，则在干燥过程中定时排放冷凝器中的冷凝水，在真空干燥初始阶段应每30 分钟排放一次经几次排放过程后，根据出水的情况可以适当延长放水时间间隔，当连续两 次排放无水时（时间间隔两小时且真空度小于500Pa）,即可确认停止排放水工作冷凝器排水步骤：关闭进水阀门，开启排水阀门，等待无出水时，关闭排水阀门，开启 进水阀门，在工艺时间内交替进行附录：中华人民共和国国家军用标准---电子及电气元件实验方法（高温寿命实验） 高温寿命实验1、目的 确定元件在高温条件下工作一段时间后，高温对元件的电气和机械性能的影响，从 而对元件的质量做出评估2、 实验条件2.1 实验温度实验温度从表 108-1 中选取表 108-1温度及容差C温度及容差C70±2150±385土2200 ±5100±2350,容差按规定125±3600,容差按规定注：1）当电阻器在静止空气环境条件试验时，最大温度容差为土5°C（静止空气定义为：除了工作元 件的热所形成的空气循环外，周围空气无其他循环）2.2、实验时间实验时间从表 108-2 中选取：表 108-2实验条件实验时间h实验条件实验时间hA96F3,000B250G5,000C500H10,000D1,000I30,000E2,000J50,0002.3、工作条件实验期间，加于实验样品上的实验电。