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晶体管器件失效的原因和老化筛选方法

文章来源 : 广东优科检测 发表时间:2024-07-29 浏览数量:

在电子设备和仪器的长时间使用中,晶体管等电子元器件需要在连续通电的情况下工作,且经常受到环境条件(如温度、湿度等)变化和其它因素的影响。因此,这些元器件必须具备高可靠性和稳定性。保证电子元器件的质量和焊接质量是整机生产中的关键环节。


元器件筛选.jpg


元器件失效的普遍规律和相应对策

1. 早期失效期

新制造的电子元器件在投入使用初期会经历一个高失效率的阶段,称为早期失效期。此阶段的失效多由元器件的制造缺陷引起,例如原材料缺陷或生产工艺问题。早期失效对使用者来说非常有害,因此通过老化筛选加速早期失效的暴露,是确保整机在出厂前进入正常使用阶段的重要手段。


2. 偶然失效期

在早期失效期过后,元器件进入偶然失效期,此时失效率较低且稳定,表现为偶然性质的失效。这是元器件的最佳工作阶段,失效原因通常是元器件的应力(如温度、电压、机械应力等)超过了其承受强度。为了减少此类失效,应在电路设计中考虑最坏情况,并采取如散热通风、防电磁干扰等具体措施。


3. 损耗失效期

经过长期使用后,元器件会进入损耗失效期,此时由于老化、磨损和疲劳等原因,失效率逐渐上升。损耗失效是材料的化学和物理变化引起的,例如内部引线氧化、表面化学反应等。定期更换是应对损耗失效的主要措施。


老化筛选的作用和内容

老化筛选的目的是通过外加应力(如热、电、机械应力等),加速早期失效的暴露,并及时筛除不合格的元器件,从而保证正常使用的元器件具有较高的可靠性。以下是常见的老化筛选方法:

1. 高温存储

高温存储是将元器件在高温环境中存放一定时间,以考核其在高温条件下工作的适应性。高温存储能加速晶片表面化学反应、稳定参数、加速内引线压焊点氧化过程等。


2. 高低温冲击

高低温冲击是在不通电的情况下,将元器件在低温和高温环境中交替存放,以检验其承受温度突变的能力。此方法可以发现潜在的故障如晶片裂纹、密封不良等。


3. 高温功率老化

高温功率老化是在元器件通电并模拟实际工作条件的情况下,在高温环境中进行老化。这种方法能有效筛选出表面沾污、引线焊接不良、漏电等元器件。


元器件筛选-9.jpg


老化筛选的具体条件和方法

1. 二极管筛选

- 高温储存:+100℃,存放24小时,阻值和常温相差大于±30%的筛去不用。


2. 三极管筛选

- 高温储存:硅管+125℃,存放24小时;锗管+70℃,存放24小时。

- 低温储存:硅管和锗管均在-40℃至-45℃存放24小时。

- 高低温冲击:硅管在+125℃和-45℃之间循环,锗管在+70℃和-45℃之间循环,各存放半小时,循环三次。

- 常温功率老化:满功率通电8小时。


3. 数字集成电路筛选

- 高温储存:+125℃,存放72小时。

- 高低温冲击:+125℃和-45℃之间各存放半小时,循环5次。

- 高温功率老化:通电带满负荷,老化温度+85℃,老化时间72小时。

- 高温动态电参数测试:在85℃下进行动态参数复测,平均延迟时间变化不得超过20%。


公司外景.jpg


电子元器件二次筛选的重要性

电子元器件的二次筛选是检验元器件批次合格率和质量一致性的重要手段。通过二次筛选,可以淘汰由于制造缺陷造成的早期失效产品,提高元器件整批的使用可靠性。

广东优科检测是专业第三方电子元器件筛选机构,元器件筛选实验室面积约2400平方米,具备全套资质和专业团队36人,配备元器件筛选设备180台/套,可提供专业的电子元器件二次筛选、失效分析(FA)及可靠性验证等服务。这些措施和设备确保了电子元器件在各种恶劣环境下的高可靠性和稳定性。


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