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電子產(chǎn)品故障率曲線為何是呈浴盤狀?

2022-04-15
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來源:江蘇潤石

“浴盆曲線”(又稱U型曲線)是一個常用術(shù)語,用于描述半導(dǎo)體產(chǎn)品隨時間變化的瞬時故障率的通用曲線。盡管特定的半導(dǎo)體產(chǎn)品的實(shí)際故障率曲線差異很大,此曲線仍然具有很高的參考意義。

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正是因?yàn)樵摴收下是€兩端高,中間低,有些像浴盤,所以稱其為“浴盆曲線”,而且該曲線具有非常明顯的階段性,可劃分為以下三個階段:

1、前面高表明的是早期失效率高(早期失效期)

早期失效率高這一情況處于該曲線的第一階段,也稱為早期失效期。也就是說PCBA電子產(chǎn)品在開始使用時,其失效率高,但是伴隨著產(chǎn)品使用時間的增加,失效率也會跟著迅速下降。造成這種失效的主要原因是因?yàn)橐恍╇娮悠骷砹希?span style="color: rgb(0, 0, 0); font-size: 18px; font-family: Calibri;">PCBA,以及生產(chǎn)制程,PCBA加工組裝中導(dǎo)入的不良;就會在電子產(chǎn)品早期工作的磨合期出現(xiàn)失效,這就是電子產(chǎn)品早期失效率高的原因。正因?yàn)檫@個原因,電子產(chǎn)品在出廠前需要做老化測試;一些重要的電子產(chǎn)品還要做HASS/HASA,即高加速應(yīng)力篩選/高加速壽命試驗(yàn)。

2、電子產(chǎn)品故障率中間低(偶然失效期)

電子產(chǎn)品處于這一階段的最大特點(diǎn)是失效率很低,且相對第一階段來說更為穩(wěn)定,往往可將其近似看作常數(shù),在電子行業(yè)中的產(chǎn)品可靠性指標(biāo),所描述的就是這個時期。電子產(chǎn)品過了早期失效的階段后,就進(jìn)入了隨機(jī)失效的階段。在這個階段中產(chǎn)品的失效原因,主要是因?yàn)楫a(chǎn)品的某個部件的隨機(jī)性失效造成的,所以我們通常也把產(chǎn)品的中間時期叫做產(chǎn)品的使用壽命。

3、電子產(chǎn)品的后期故障率高(耗損失效期)

在最后這個階段中,電子產(chǎn)品的失效率會隨著時間的延長而急速增加,這是因?yàn)殡娮赢a(chǎn)品過了使用壽命以后,產(chǎn)品開始老化,里面的一些主要器件因?yàn)檫^了使用壽命開始加速老化,電子產(chǎn)品逐漸失去原有的功能,開始失效,這就是電子產(chǎn)品后期的故障率開始升高的原因。

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基于電子產(chǎn)品的浴盆曲線,要降低產(chǎn)品出廠后的故障率,就需要篩除處于早期失效期的產(chǎn)品,從而提高產(chǎn)品的可靠性。

半導(dǎo)體芯片的生產(chǎn)工序極為復(fù)雜、涉及的材料也很多,也大致遵從相同的原理。所以在芯片完成封裝后必然要進(jìn)行100%的測試,以篩選出早期失效的芯片。通常商業(yè)級、工業(yè)級芯片生產(chǎn)線只做常溫的篩查測試,搭配后期的可靠性驗(yàn)證來保障品質(zhì),而車軌級的芯片生產(chǎn)線上就必須要做低溫、常溫、高溫三個溫度的篩查測試,以期盡可能將不夠強(qiáng)壯的個體都篩選出來。

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