在電子產品在加工過程中,由于經歷了復雜的加工和元器件物料的大量使用,無論是加工缺陷還是元器件缺陷,都可分為明顯缺陷和潛在缺陷,明顯缺陷指那些導致產品不能正常工作的缺陷,例如短路/斷路而潛在缺陷導致產品暫時可以使用,但在使用中缺陷會很快暴露出來,產品不能正常工作。潛在缺陷則無法用常規檢驗手段發現,而是運用老化的方法來剔除。如果老化方法效果不好,則未被剔除的潛在缺陷將最終在產品運行期間以早期失效(或故障)的形式表現出來,從而導致產品返修率上升,維修成本增加。
什么是老化測試?
老化(Burn in)是指在一定的環境溫度下、較長的時間內對元器件連續施加環境應力,而環境應力篩選(ESS:Environment Stress Screen )不僅包括高溫應力,還包括其他很多應力,例如溫度循環、隨機振動等,通過電-熱應力的綜合作用來加速元器件內部的各種物理、化學反應過程,促使隱藏于元器件內部的各種潛在缺陷及早暴露,從而達到剔除早期失效產品的目的。
老化測試的作用
01對于工藝制造過程中可能存在的一系列缺陷,如表面沾污、引線焊接不良、溝道漏電、硅片裂紋、氧化層缺陷和局部發熱點等都有較好的篩選效果
02對于無缺陷的元器件,老化也可促使其電參數穩定
老化測試的主要項目有:
光老化測試
光老化是戶外使用材料受到的主要老化破壞,對于室內使用材料,也會受到一定程度的光老化。模擬光老化主要的三種燈源各有優異,碳弧燈最早發明使用,建立的測量體系較早、很多日本標準和纖維材料方面的標準都使用碳弧燈,但由于碳弧燈價格較高、性能不夠穩定(燈管使用90小時后需要更換),已經逐漸被氙弧燈、紫外燈代替。氙燈在模擬自然光方面有較大優勢,價格也相對較低,適合多數產品的使用
紫外燈產生的是400nm以下的光,能較好地加速模擬自然光中紫外線對材料的破壞作用,加速因子比氙燈要高,光源穩定性也比氙燈要好,但容易產生非自然光產出的破壞(尤其是UVB燈)
主要應用范圍:戶外、室內使用的橡塑、涂料、油墨產品,通訊、電器等設備外殼,汽車件、摩托車配件。
主要參考標準:GB/T 7141、ASTM D3045、JIS K 6257等。
熱老化箱具備程序功能,可以通過程序設定溫度變化,適合各種產品熱老化的需要。
主要應用范圍:各種產品耐熱老化測試,如PCB板、電器中絕緣橡膠、長壽命需求產品(如斜拉索大橋用外套料,使用年限要20年以上)等,考察材料隨著使用時間的推移,產品性能的變化狀況,考察產品使用的可靠性。
濕熱老化
主要參考標準:通用標準有GB/T 15905、GB/T 2573等。
另外還可以根據不同的產品標準、企業標準設定濕度、溫度的變化曲線,適合各種復雜的濕熱老化測試。產品使用過程中,容易受到溫度和濕度的雙重影響,對于一些對水敏感的材料,如PET、PBT等,需要進行濕熱老化測試,以評定是否適合在潮濕的環境下長期使用。
鹽霧老化
主要參考標準:GB/T 10125、GB/T 12000\、ASTM D117 、JISZ2371等標準。
進行中性鹽霧、酸性鹽霧、銅離子加速鹽霧測試。主要用于模擬大氣中的溶解于水蒸汽中的氯化鈉對涂層、鍍層等保護層以及金屬地材的腐蝕作用,尤其是沿海地區及內陸鹽湖周邊地區,空氣中鹽分較高,產品很容易受到鹽霧腐蝕。
主要適用產品:各類涂料,如建筑外墻涂料、船用涂料、貨柜用涂料等,各類鍍層。
臭氧老化
主要參考標準:GB/T 7762、GB/T 24134、GB/T 13642、HG/T 2869、JIS K 6259、ASTM D 1149。
主要考察橡膠耐臭氧性能(橡膠中含有大量雙鍵,容易受到臭氧攻擊,尤其是在動態使用或者是拉伸時,臭氧對橡膠的破壞更加嚴重),也可以考察TPU、EPDM等新型彈性體的抗臭氧性。
高低溫循環
主要參考標準:GB/T 2423,JG/T 25建筑涂料涂層耐凍循環性測定法等標準,可以按照不同產品標準中,關于高低溫循環、凍融循環的相關測試方法來開展試驗。
主要用于建筑涂料、特殊環境使用設備等檢測。
老化測試的注意事項
為了使老化取得滿意的效果,應注意下面幾點:
01老化設備應有良好的防自激振蕩措施
02給器件施加電壓時,要從零開始緩慢地增加,去電壓時也要緩慢地減小,否則電源電壓的突變所產生的瞬間脈沖可能會損傷器件。老化后要在標準或規范規定的時間內及時測量,否則某些老化時超差的參數會恢復到原來的數值
03為保證晶體管能在最高溫度下老化,應準確測量晶體管熱阻
對于集成電路來說,由于其工作電壓和工作電流都受到較大的限制,自身的結溫溫升很少,如不提高環境溫度很難達到有效地老化所需的溫度。因此,常溫靜態功率老化只在部分集成電路(線性電路和數字電路)中應用。