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电子元器件的贮存可靠性研究

时间:2022-12-24 18:25:03 公文范文 来源:网友投稿

摘 要:电子元器件随着电子工业的发展已经在人们的生产生活的各个领域得到应用。对于一些特殊领域其电子装备却存在长期贮存,灵活使用的状态,而这些电子元件一般也属关键或核心元件,因此保障电子元器件的可靠性具有十分重要的意义。为了能够有效保障电子元器件的贮存可靠性,一般采取对电子元器件的贮存实验进行考核和评价,其通过科学的手段和数据分析得出电子元器件是否可靠的结论,进而采取相应的措施来进一步保障电子元器件的功能完好性。

关键词:电子元器件;贮存;可靠性;研究

前言

电子元器件的可靠性主要是指电器元器件能够在规定的时间内和环境条件下完成所规定的功能。在现代工业或现代装备特别是军事装备当中,电子元器件是各类系统最基础的零部件,一旦其出现功能失效或功能失常等不可靠现象便会直接导致整个装备的失效。特别是在一些特殊环境下,电子元器件长期处在一种特殊的温度、湿度以及化学贮存的条件下。同时一些电子元器件还长期处于这种环境下,因此常常会有一些电子元器件随着贮存年限的增加,导致其内部模块老化、腐蚀进而引起失效。

1 贮存可靠性的意义和重要性

通过大量的实践表明,一些贮存时间超过10年以上的电子元器件,在经过延寿试验后,性能普遍存在一定的问题,大多数电子元器件达不到系统贮存期限的要求。而在对这些电子元器件失效的进一步研究表明,其失效原因不仅是内部模块问题,同时还有制造工艺问题,这就导致了一些问题和缺陷在电子元器件的制造初期不容易被发现,进而导致更大的问题出现。因此对于电子元器件贮存的可靠性研究不仅能够保障电子元器件的应用可靠性,同时也能通过一些技术手段或实验发现一些工艺上的缺陷,进而对于电子元器件的长期可靠性以及装备的可靠性带来积极的意义。

2 依据贮存可靠性研究分析电子元器件失效原因

在经过长期对电子元器件贮存可靠性研究,以及对于电子元器件贮存试验和延寿试验的分析表明,国内外电子元器件较为常见的失效形式和失效原因如下。

2.1 国内电子元器件贮存失效形式及原因

对于国内电子元器件,一般混合集成电路的失效形式为电路参数漂移,外引线断裂,其失效原因有粘接失效,键合失效,铝金属化腐蚀和引线腐蚀等;半导体分立器件常见的失效形式为开路,参数漂移,漏气等,其失效原因有引线的焊接缺陷,水汽影响以及密封性差等;电真空器件常见的失效形式为真空度下降和灯丝断开,其失效原因有管壳漏气、腐蚀和脆化等;电阻器常见的失效形式为断路和阻值漂移,其失效原因有电极与基片的焊接缺陷,导电粘合剂膨胀和老化使得导电微粒松散等;电容器常见的失效形式为参数漂移,绝缘材料或介质变质以及开路等,其失效原因有内部污染以及热应力导致芯组与引线接触电阻增大,潮气侵入芯组内部,介质潮解,气孔和微裂缝缺陷等;电磁继电器常见的失效形式为接触电阻不稳定,外引线断裂,漏气等,其失效原因有触点电化学腐蚀,有机污染物挥发,引线腐蚀和密封性差等;连接器常见的失效形式为锈蚀,其失效原因为绝缘材料老化电化学腐蚀;频率元件的常见失效形式为停振和晶片破裂,其失效原因为水汽影响和晶片自身缺陷;射频电缆常见的失效形式为短路,其失效原因为绝缘材料老化。

2.2 国外电子元器件贮存失效形式及原因

对于国外电子元器件,一般单片微型器件的失效形式为导线连接缺陷,断路,短路其失效原因有连接不良,过连接,连接不重合及磨损,腐蚀和绝缘损坏等;混合集成电路常见的失效形式为超出公差,电阻器断线,电容器断路,短路等,其失效原因有电阻器破损,电阻器超出公差,粘结失效,电容耦合,电参数漂移,元件裂纹或断线以及绝缘损坏等;分立半导体常见的失效形式为击穿,漏电,增益失效和晶体管失效等,其失效原因有结晶不完善,模片和导线焊接缺陷以及材料污染等;电子真空管常见的失效形式为真空度下降,内部短路和灯丝断开等,其失效原因有漏气,栅控管异常,腐蚀和脆化等;电阻器常见的失效形式为阻值增加,断路和短路等,其失效原因有干燥,腐蚀和不绝缘等;电容器常见的失效形式为绝缘材料或介质变质以及裂纹等,其失效原因有潮解和密封层损坏等;电感器常见的失效形式为短路和开路,其失效原因有不绝缘,细绕组导线折断等;连接器常见的失效形式为锈蚀和接触元件损坏等,其失效原因有电化学腐蚀和插拔应力疲劳等;光纤元件常见的失效形式为碎裂,其失效原因有振动与冲击。

3 电子元器件贮存可靠性评价技术

对电子元器件失效形式和原因分析表明,大部分电子元器件的失效原因是受到了水汽影响和芯片引线脱落,同时电子元器件在生产过程中由于工艺不足,原料污染或缺陷影响其贮存寿命也成为了主要因素。因此解决电子元器件的长期贮存还需要从多方面进行解决。但是为了更够更好的掌握电子元器件的可靠性,引入一种电子元器件可靠性评价技术对掌握电子元器件的可靠性研究显得十分重要。就目前该项技术的发展而言,应用较为广泛的有以下几种。

3.1 长期贮存试验评价技术

使用长期贮存试验评价技术是一种对电子元器件可靠性进行研究的最为直接和最为有效的方法。因为其可以掌握电子元器件长期贮存当中所呈现的失效信息。由于其具有超强的真实性和直接性,其有利于失效原因的分析以及找出可靠且有效的改进措施。因此,特别适用于一些新型或关键电子元器件,但是其耗费时间过程也是其不可回避的一项劣势。

3.2 极限应力评价技术

极限应力评价技术是一种基于缺陷评价技术的重要方法。其主要通过一些力学性能实验来确定产品的失效模,失效机理,提出纠正措施,防止失效重复出现。并根据失效物理模型,确定模拟试验方法,评价产品的可靠性。其中应力-强度模型与断裂力学模型相似,不考虑激活能和时间效应,适用于偶然失效和致命性失效,失效过程短,特性变化快,属剧烈变化,失效现象明显。应力-时间模型与牛顿力学模型相似,考虑激活能和时间效应,适用于缓慢退化,失效现象不明显。

3.3 加速贮存寿命试验技术

由于长期贮存试验评价技术的周期性较长,费用较高,因此对于一些非新型或非核心电子元器件其可靠性评价的价值与其投入不能够相互对应。因此一种加速贮存寿命实验技术成为了能够在较短时间内,并在相对较少投入下完成对电子元器件可靠性的评价。其主要是通过加速电子元器件的应力变化速度以及环境变化速度等人为的模拟并加快电子元器件的贮存。该项技术虽有评价速度较快的优点,但该项技术的准确性还有待于提高。

4 结束语

综上所述,电子元器件对于人们的生产生活,特别是现代装备具有十分重要的作用。由于一些特殊装备或特殊电子元器件会在某种特定的条件下长期处于“长期贮存,一次使用”的状态。因此保持电子元器件的稳定性具有十分重要的意义。介于目前电子元器件在长期贮存条件下的实效形式和原因。使用长期贮存试验评价技术,极限应力评价技术,加速贮存寿命试验技术可以对电子元器件的贮存可靠性进行评价,进而找出相应的解决措施。

参考文献

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