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电子元器件的寿命

电子元器件有效工作寿命就是它的可靠性，即它能够正常完成某一特定电气功能的时间。电子元器件失效的过程通常是这样的：随着时间的推移或工作环境的变化，元器件的规格参数发生改变，例如电阻器的阻值变大或变小，电容器的容量减小等。当它们的规格参数变化到一定限度时，尽管外加工作条件没有改变，却也不能承受电路的要求而彻底损坏，使它们的特性参数消失，例如二极管被电压击穿而短路，电阻因阻值变小而超负荷烧断等。显然，这是一个“从量变到质变”的过程。

电子元器件的失效率是时间的函数。统计数字表明，新制造出来的电子元器件，在刚刚投入使用的一段时间内，失效率比较高，这种失效称为早期失效。电子元器件的早期失效，是由于在设计和生产制造时选用的原材料或工艺措施方面的缺陷而引起的。它是隐藏在元器件内部的一种潜在故障，在开始使用后会迅速恶化而暴露出来，元器件的早期失效是十分有害的，但又是不可避免的。在经过早期失效期以后，电子元器件将进入正常使用阶段，其失效率会显著地迅速降低，这个阶段叫做偶然失效期。在偶然失效期内，电子元器件的失效率很低，而且在极长的时间内几乎没有变化，可以认为它是一个小常数。在经过长时间的使用之后，元器件可能会逐渐老化，失效率又开始增高，直至寿命结束，这个阶段叫做老化失效期。电子元器件典型的失效率函数曲线如图1 所示，其变化的规律就像一个浴盆的剖面，所以这条曲线常被称为“浴盆曲线”。

图1 失效率函数曲线

老化筛选的原理及目的

老化筛选的原理及目的是：给电子元器件施加热的、电的、机械的或者多种结合的外部应力，模拟恶劣的工作环境，使它们内部的潜在故障加速暴露出来，然后进行电气参数的测量，筛选剔除了那些失效或变值的元器件，尽可能把早期失效消灭在正常使用之前。

老化筛选的方法

随着元器件生产水平的提高，在实际生产中根据不同产品的要求，根据国家标准选择不同的老化筛选要求和工艺。通常，对那些普通民用产品和要求不是很高的低档电子产品，一般采用随机抽样的方法老化筛选元器件，而对那些可靠性要求较高、工作环境严酷的产品，如航天或军工产品，则必须采用加严的老化筛选方法，100％ 逐个老化筛选元器件。

电子元器件老化筛选项目一般有：高温贮藏、功率老化、温度循环、离心加速度、粗细检漏、镜检、监控振动和冲击、精密筛选等方法。其中功率老化是给试验的电子元器件通电，模拟实际工作条件，再加上＋80℃至＋180℃的高温经历几个小时，它是一种对元器件多种潜在故障都有检验作用的有效措施，也是目前采用得最多的一种方法。

可靠性筛选不同于一般的质量验收，它是通过施加应力或者检测的办法来剔除早期失效（即有缺陷的）产品，所以，可靠性筛选不是检查产品的好坏，而是假设所有产品开始时都是好的，而且，可靠性筛选是对100％的产品进行试验。

常用的老化与筛选方法有：

1. 高温贮藏

电子元件的失效多是由于体内和表面各种物理、化学变化所引起的，和温度有着密切的关系。温度升高以后，化学反应速率加快，失效过程得到加速，使有缺陷元器件能及时的暴露，从而加以剔除。

2. 功率老化

功率老化又称电老化或电老练。筛选时在热电应力的共同作用下，能较好地暴露元器件表面和体内的潜在缺陷，它是可靠性筛选的主要项目。

3. 温度循环

利用极端高温和极端低温间的热胀冷缩应力，能有效的剔除有热性能缺陷的产品。常用的筛选条件是-55℃至＋125℃，循环5-10次。

4. 离心加速度

通常在半导体器件上进行。它是利用高速旋转产生的离心力作用于器件上，可以剔除键合强度过弱、内引线匹配不良以及装架不良的器件。

5. 粗细检漏

粗细检漏又称气密性试验。通常在半导体器件和其他有气密性要求的产品上进行。它用来剔除气密性不好的元器件，以保证产品在长期使用中的可靠性。

6. 镜检

产品在封装以前用显微镜检查通常称为镜检。对于半导体器件这是一种重要的无损筛选手段。通常用30-15ox立体显微镜观察各种缺陷，必要时可以用高倍显微镜观察缺陷。

7. 监控振动和冲击

在对产品进行振动或冲击试验的同时，监测电性能，常称为监控振动或监控冲击试验。

8. 精密筛选

精密筛选通常是在较低的应力条件下（接近或略高与元器件的现场使用条件）进行3000-5000h的电老化。精密筛选试验需要专门的仪器设备，费用昂贵，周期较长，一般仅在航空、航天等长期稳定可靠的系统元器件筛选中作为必要的筛选项目。

电子元器件二次筛选机构

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