電子元器件加速的壽命試驗存在的問題與應(yīng)對措施

張晶 鞍山信息工程學(xué)校

伴隨現(xiàn)今工業(yè)制造技術(shù)的持續(xù)、高速化發(fā)展，尤其是微電子制造技術(shù)的持續(xù)更新與完善，使電子元器件的可靠性得到顯著提升。傳統(tǒng)商用半導(dǎo)體芯片的失效率已控制在10-9數(shù)量級，如果還運用常規(guī)可靠性試驗，則較難從中得到關(guān)于期間定量的可靠性數(shù)據(jù)。而加速壽命試驗憑借其低試驗成本及高效率，因而被廣泛應(yīng)用于電子元器件可靠性評價中。本文就此試驗中所存在的問題與挑戰(zhàn)及具體應(yīng)對措施作一探討。

1 電子元器件加速壽命試驗中所存在的突出問題與挑戰(zhàn)

1.1 選擇加速變量的限制性

針對加速變量來講，從本質(zhì)上來講，其就是在試驗當(dāng)中所選的用于加速電子元器件壽命的應(yīng)力變量?；诩铀賶勖鼔勖幕咎刭|(zhì)而言，將正確、合理的加速變量識別出來，十分必要且迫切。深層、系統(tǒng)化的理解電子元器件失效物理，對影響失效肌理的輸入變量進行系統(tǒng)化理解十分重要。在實際開展單應(yīng)力加速壽命試驗時，一般情況下會選擇處于主導(dǎo)地位的輸入變量，并將其當(dāng)作主要的加速應(yīng)力。而在實際制定一些電子元器件加速壽命試驗的總體方案時，也有可能用到復(fù)合應(yīng)力加速壽命試驗，或者是比較特殊的應(yīng)力獨立加速壽命試驗。選擇加速變量合理與否，往往會對加速壽命試驗的長度產(chǎn)生較大影響。另外，還存在其它問題，如會對試驗中加速變量范圍當(dāng)中的物理極限造成限制。

1.2 加速模型使用不合理

針對加速模型而言，其構(gòu)建了壽命與應(yīng)力變量間的密切關(guān)系?，F(xiàn)階段，比較常見的經(jīng)驗?zāi)Ｐ陀袃煞N，其一為逆冪律模型，其二為Arrhenius模型。一般情況下，加速模型對加速壽命試驗結(jié)果所產(chǎn)生的影響，往往是被低估的，因此，需要以加速壽命試驗為基礎(chǔ)，來選擇加速變量，將以此來明確適當(dāng)?shù)募铀倌Ｐ?。?dāng)針對某應(yīng)用挑選加速模型時，一般需事先查閱相關(guān)文獻資料。當(dāng)對應(yīng)力-壽命關(guān)系缺乏基本的物理理論有一充分理解后，經(jīng)驗?zāi)Ｐ捅隳軌驗閷嶋H操作提供更加直接、有效的解決方法。但需指出的是，對于逆冪律等數(shù)學(xué)模型而言，在未觀察結(jié)果對其驗證前，不可將其當(dāng)作經(jīng)驗?zāi)Ｐ?。此乃將加速壽命試驗?yīng)用在新的應(yīng)用中最易犯的一種典型錯誤。針對比較常用的加速變量而言，可以選用那些既往已有充分經(jīng)驗證實的模型，而對那些并不常用的加速變量，則需開發(fā)出新型的加速模型來使用。

2 解決問題的具體策略

2.1 持續(xù)推進電子元器件在加速壽命試驗中的加速變量

在加速壽命試驗中，電子元器件往往有著比較多的加速變量種類，而只有選那些比較正確、合理的加速變量，方能使整個試驗順利、準(zhǔn)確、高質(zhì)量的開展，因此，在實際試驗操作中，需針對加速變量的物理性質(zhì)展開深入、系統(tǒng)化研究，深入、全面掌握各種加速變量之間所存在的物理作用。如針對航空元器件開展壽命加速試驗時，需要將元器件的溫度、輻射力、電壓等考慮在內(nèi)，因而在實際試驗中，不管此些因素是單一出現(xiàn)，還是一并出現(xiàn)，均會對最終的實驗結(jié)果造成較大影響。所以，有著深入研究加速變量，全面理解其物理特性，方能有針對性、目的性與創(chuàng)造性的用此些性質(zhì)，有效規(guī)避其對整個試驗所造成的影響與限制，方能將加速壽命試驗的前期準(zhǔn)備工作做好。

2.2 強化失效數(shù)據(jù)的獲取

針對電子元器件加速壽命試驗而言，均被當(dāng)作在較短時間內(nèi)能夠獲取數(shù)據(jù)及大量信息的過程，所獲得的數(shù)據(jù)無論是在縮短試驗時間上，還是在提高試驗評估的準(zhǔn)確性上，均有著十分重要的現(xiàn)實意義。因此，在實際操作中，需要在最短時間內(nèi)最大程度的獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，提升試驗結(jié)果的整體有效性，強化失效數(shù)據(jù)的獲取質(zhì)量與速度，在試驗中通過時間變化方法的運用，大力推廣步進應(yīng)力與序進應(yīng)力的試驗方法。此外，至少需要搭建兩個獲得信息與失效數(shù)據(jù)的平臺，盡可能運用3個應(yīng)力水平，以此來更好的開展壽命加速試驗。

3 結(jié)束語

綜上，現(xiàn)階段，盡管有關(guān)電子元器件的加速壽命試驗已取得較大進展，但在數(shù)據(jù)收集以及加速模型等方面，仍然存在著一些問題與挑戰(zhàn)，要想保障試驗結(jié)果的真實性與準(zhǔn)確性，需綜合考慮應(yīng)用條件及加速變量等因素，開拓創(chuàng)新，加大研究深度與力度，積極開發(fā)新型加速模型，推動加速壽命試驗的新發(fā)展。

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