电子元器件的可靠性测试与评估技术分析

 电子元器件的可靠性测试与评估技术分析

韦聪立 陶霜

贵州振华风光半导体股份有限公司 贵州省贵阳市 550018

摘要：阐述电子器件的可靠性评估指标，加速寿命测试、退化度量、失效分析的可靠性测试技术方法。探讨可靠性评估技术，包括基于概率统计和物理可靠性的评估方法、可靠性分析软件，提出电子元器件的可靠性测试与评估实践。

关键词：电子器件，可靠性，器件测试，评估技术。

引言

电子器件的可靠性测试与评估技术是电子产品的重要保障，也是电子工业的关键环节之一。该技术可以有效地发现元器件的潜在问题，提高其可靠性指标，保证电子产品的可靠性和稳定性。本文将介绍电子器件可靠性测试与评估技术的相关知识，以及其在电子产品制造中的应用。

1.电子器件的可靠性测试技术方法

1.1加速寿命测试

电子器件的可靠性测试技术方法包括了环境应力加速试验、退化加速试验、可靠性抽样试验等。其中，环境应力加速试验是最常用的方法之一，它可以通过增加应力来加速元器件的失效，以便更快地评估其可靠性水平。具体来说，环境应力加速试验通常采用高温、高湿、高压、高电场等方式来加速元器件的失效。通过在不同的环境条件下进行测试，可以模拟元器件在不同工作环境下的失效情况，从而更加准确地评估其可靠性水平。退化加速试验是一种通过人工加速元器件老化过程的方法，通常采用高温老化、高电压老化等方式。通过加速老化过程，可以更快地评估元器件的寿命和可靠性水平。例如，某型号的电容器在常温下使用寿命为10年，但在60℃下使用寿命只有2年。在进行退化加速试验时，可以将电容器暴露在60℃的高温环境下进行测试，从而模拟出其在10年时间内的老化情况。可靠性抽样试验是一种通过对一定数量的元器件进行测试来评估其可靠性水平的方法。在进行可靠性抽样试验时，需要先确定一定数量的元器件样本，并在一定的环境条件下进行测试。通过统计样本中失效的元器件数量，可以计算出元器件的失效率和可靠度等指标，从而更加准确地评估其可靠性水平。通过环境应力加速试验、退化加速试验和可靠性抽样试验等方法，可以更加准确地评估电子器件的可靠性水平。例如，某型号的半导体器件在常温下的失效率为0.1%/h，在70℃的高温环境下失效率为5.0%/h。通过对这些数据的分析，可以得出结论：在高温环境下，该型号半导体器件的失效率大大增加，使用寿命会大大缩短。因此，在实际应用中，需要注意控制工作环境温度和湿度等因素，以提高电子器件的可靠性。

1.2退化度量方法

退化度量方法是通过对元器件的退化特征进行监测和分析，来评估其寿命和可靠性水平的方法。常见的退化度量方法包括了电学参数监测、物理特性监测、化学特性监测等。其中，电学参数监测是最常用的方法之一，它可以通过测量元器件的电学特性来评估其退化情况。例如，半导体器件的漏电流、击穿电压等参数可以反映其退化程度。物理特性监测则是通过测量元器件的尺寸、形态、重量等特性来评估其退化情况。化学特性监测则是通过测量元器件的化学成分、材料组成等特性来评估其退化情况。通过电学参数监测可以更加准确地评估元器件的退化情况。例如，某型号的电容器在使用过程中，其电容值会随着时间的增加而逐渐下降。通过对多个样品进行测试，可以得到如下的数据：在1000h内，电容值下降率为2.0%/h；在2000h内，电容值下降率为3.5%/h。通过对这些数据的分析，可以计算出该型号电容器的平均失效时间为2000/ln(3.5/2.0)≈2550h。这表明，在使用过程中，该型号电容器的电容值会逐渐下降，使用寿命约为2550h。因此，在实际应用中，需要注意控制使用条件，及时更换电容器等措施，以提高系统的可靠性。在实际应用中，需要根据元器件的特点和使用环境，选择合适的退化度量方法，并采取相应的措施来提高元器件的可靠性。

1.3失效分析方法

失效分析是通过对元器件失效原因进行分析，来识别和解决元器件故障的方法。常见的失效分析方法包括了物理分析、化学分析、电学分析等。其中，物理分析是最常用的方法之一，它可以通过对失效元器件的物理特性进行分析，来确定失效原因。例如，对失效的半导体器件进行显微镜观察、扫描电子显微镜观察等，可以确定其失效原因是金属线断裂、极耳脱落等。化学分析则是通过对失效元器件的化学成分、材料组成等特性进行分析，来确定失效原因。例如，对失效的电容器进行化学成分分析，可以确定其失效原因是电解液蒸发、电极腐蚀等。电学分析则是通过对失效元器件的电学特性进行分析，来确定失效原因。例如，对失效的电路板进行电学测试，可以确定其失效原因是元器件焊接不良、布线错误等。通过物理分析可以更加准确地确定元器件的失效原因。例如，某型号的半导体器件在使用过程中出现了短路故障。通过对多个失效样品进行物理分析，可以得到如下的数据：在失效样品中，有70%的样品出现了金属线断裂；有20%的样品出现了极耳脱落；有10%的样品出现了结构损坏等。通过对这些数据的分析，可以得出结论：该型号半导体器件的失效原因主要是金属线断裂，需要采取相应的措施来解决这个问题，如优化焊接工艺、改进材料品质等。失效分析是解决元器件故障的重要手段之一，通过对失效元器件的物理特性、化学成分、电学特性等进行分析，可以确定失效原因，从而采取相应的措施来解决问题。在实际应用中，需要根据元器件的特点和失效情况，选择合适的失效分析方法，并结合实际情况采取相应的措施。

2.电子器件的可靠性评估技术

2.1基于概率统计的可靠性评估方法

数据分析显示，基于概率统计的可靠性评估方法可以更加准确地评估元器件的可靠性水平。例如，某型号的电容器在使用过程中，其失效率随时间的增加而逐渐增加。通过对多个样品进行测试，可以得到如下的数据：在1000h内，失效率为0.5%/h；在2000h内，失效率为1.0%/h。通过对这些数据的分析，可以计算出该型号电容器的平均失效时间为ln(1/0.5)/1000≈1.4×104h。这表明，在使用过程中，该型号电容器的失效率逐渐增加，平均失效时间为1.4×104h。因此，在实际应用中，需要根据元器件的可靠性指标和使用环境，选择合适的元器件，并采取相应的措施来提高系统的可靠性。通过对元器件的失效数据进行统计和分析，可以更加准确地评估其可靠性水平。在实际应用中，需要根据元器件的特点和使用环境，选择合适的可靠性评估方法，并采取相应的措施来提高系统的可靠性。

2.2基于物理可靠性的可靠性评估方法

基于物理可靠性的可靠性评估方法是一种基于元器件物理失效原因进行评估的方法。它通过对元器件的物理特性和使用环境进行分析和测试，来评估元器件的可靠性水平。常见的物理可靠性评估方法包括了热失效试验、机械失效试验、电气失效试验等。例如，对于某型号电子器件，通过机械失效试验，可以得到其机械失效强度为1200N，而实际使用环境中其最大受力为600N。因此，该元器件在实际使用环境中具有较高的可靠性水平。再例如，对于某型号半导体器件，通过热失效试验，可以得到其最大耐受温度为150℃，而实际使用环境中其最高工作温度为100℃。因此，该元器件在实际使用环境中具有较高的可靠性水平。基于物理可靠性的可靠性评估方法具有较高的准确性和可靠性，能够更加准确地评估元器件的可靠性水平。在实际应用中，需要根据元器件的特点和使用环境，选择合适的物理可靠性评估方法，并采取相应的措施来提高系统的可靠性。

结语

可靠性测试和评估技术是电子行业中非常重要的一环，对于保证电子产品的可靠性和稳定性具有重要的意义。通过对电子器件进行可靠性测试和评估，可以有效地发现元器件的潜在问题，提高元器件的可靠性指标，从而提高产品的可靠性水平。

参考文献

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[2]吴含冰.汽车电子元器件可靠性标准研究[J].大众标准化，2020(08):39-40+47.