电子元器件的老化测试分析

电子元器件的老化测试分析

刘武

中国航空工业集团公司西安航空计算技术研究所,陕西西安 710000

摘要：当前，电子元器件的老化测试工作主要是剔除一些不符合标准的元器件，从而提升电子产品的质量。市场中对于老化测试系统在实践层面应用的方式相对较多，除去老化系统生产厂家制造的各种通用型号产品之外，半导体厂家内部也自己研发了一些用于自己应用的各类系统，对电子元器件的老化测试拥有较好的稳定性能。基于此，本文就电子元器件的老化测试进行简要分析。

关键词：电子；元器件；老化测试

目前，国内电子元器件开展技术状态管理工作的研制单位以微电子器件、混合集成电路、模块组件及部件等定制型或专用型产品的居多，主要为整机或系统配套，配套级别一般较低，但产品技术含量较高、加工难度大，且多数属于核心器件或关键零部件，其质量将直接影响着整机或系统的性能及可靠性。在实际的研制和生产过程中，大部分研制单位仍以用户为导向，按用户要求开展技术状态管理，工作比较被动，未发挥技术状态管理的真正作用。

1电子元器件管理现状

1.1尚未形成统一要求，管理实施动力不足

电子元器件产品通用性强，适用于多种系统装备，可供多家用户单位使用，但不同用户或不同项目，产品对应的配套级别不同，技术状态管理的要求及重点不同，目前尚无统一的行业标准进行明确，研制单位无法区分具体要求，矛盾明显。若无用户明确要求，元器件研制单位基本不会主动开展技术状态管理，实施动力不足。

1.2 技术状态固化难度大

元器件产品生产批量大，若在生产过程中使用了未经认证的、状态不清晰、稳定性未知的材料，或可能大量使用了进口材料等情况，产品技术状态固化难度将大大增加；若用户单位在项目选型时，采购了未经鉴定定型的元器件、国外元器件、技术落后或即将淘汰产品等情况，也将技术状态管理工作变得更加复杂。

1.3 技术状态更改流程繁琐

由技术更新迭代造成产品的状态多样化，或在生产过程中临时更改原材料引起的批次性变更等，都将引起产品最终交付状态与用户最初选择的产品不一致，如将此不一致反馈用户单位，技术状态更改流程繁琐，需要通过用户单位确认审批，更改周期较长。

2 影响老化测试系统性能的因素

2.1 测试方法的选取

一般情况下，理想状况是器件在老化制作环节耗费时间相对较少，由此能够让总体产量得到有效提升。电能条件如果相对较为恶劣，就极其容易出现故障现象，所以可以高速展开反复测试的系统，能够极大程度地降低总体老化所耗费的时间。内部的每个节点在单位时间里切换的次数数值越大，器件所承受的考验也就越高，故障产生的时间也就越早。

2.2 计算机主机和测试系统相互之间的通信

因为功能测试程序相对较长，在对测试硬件进行具体设计环节，需要尽量提升速度。当前，部分系统中应用速度相对较慢的串行通信方式，比如：RS-232C抑或相似协议，而另一部分系统中应用的是双向并行的总线系统，此种方式能够让数据在流通率层面得到极大程度的提升。

2.3 按照时间动态性的更改，对参数能力进行测试

如若老化系统可以实时地针对参数进行更改，就能够加快一般情况下对于产品应用后期故障的出现率。针对一些器件架构而言，动态信号功率、直流电压偏置等发生的变换，都有可能导致晚期寿命故障更早出现。

2.4参数测试环节系统所能提供的能力

如若老化测试系统可以针对速度进行测试，就可以获取类似的失效数据，从而在可靠性层面对其进行研究，对于老化测试流程的简化，能够起到有效的促进作用。

3电子元器件在老化测试环节应用的新设备

传统形式的老化设备主要包含老化室以及老化板。老化板是指按照每种产品独特的制造以及设计形式，所形成的一种印刷式电路板，市场中大多数公司都可以对老化板进行定制以及设计。电子元器件在插到老化板上之后，再将其放入老化室中。老化板的主要作用是通电，抑或经过重复多次的断电、通电，形成相应的脉冲电流、热膨胀应力，从而让早期故障得到有效加速。将老化室维持在一个较高的温度范围内，也会加剧早期故障的形成。

现阶段应用的老化室大部分都是由电脑对其进行管控，从而对数据进行捕获。要想针对目前现代化的微电子科技进行深层次、精准化的检查，就需要应用最为先进的老化设备。老化室自身具备的一个主要功能就是加热，在老化操作期间处在运行状况下的被测电子元器件，自身也会有一定的热量散发，从而导致局部的温度不断上升，所以在检测环节需要划分成不同区域对其进行分别监测，由此可以对温度实现精准管控。目前，新型的老化室中都拥有空气循环系统，主要作用是让温度可以保持一致性，与此同时有效缓解由负载在工作期间所形成的热量。以下是当前国际范围内先进程度最高的两种老化室。

3.1适合应用在大规模大功率的集成电路中

MCC公司生产的HPB-5C老化室，是目前国际范围内受欢迎程度最广，且最为先进的一个老化测试系统。HPB-5C的老化室所提供的功率，能供给最高150W的被测设备，并且老化室中的超温保护功能、热控设备，能够精准地针对设备温度进行有效测量，以及检测各种大规模集成形式的电路，在老化环节有可能形成的散热波动，保证老化时间内针对所有设备应用相当的热应力。HPB-5C型的老化室在对被测设备进行测试环节，最多同时可以容纳384个设备，每一个设备在温度层面都可以对其进行精准、独立的管控。每套驱动板可以单独布设试验区域，测试期间温度最高可以达到150℃，时钟频率最高可达800MHz，在双向通道、输入通道、输出通道层面的数字I/O通道，最高可以设置128个。每套驱动板中额外配备十六路的程控电源，其中包含8个低电流的电源、8个高电流的电源，待测设备总电流最高可达1080A，待测设备的总功率最高可以达到2000W。HPB-5C老化室可以对于复杂程度相对较高的设备进行灵活性的测试，其中主要包含对设备的存储功能、设备逻辑进行测试，同时配备了内部自检BIST的设备。HPB-5C老化设备系统自身容量相对较大，而且可以同时针对不同形式的被测设备进行有效测试，能够让效益得到有效提升，与此同时达到降低成本的目标。HPB-5C老化室自身在系统保护管控层面灵敏性相对较高，可以在不减少测试环节速度的前提下，对故障信息进行储存，然后在故障检测层面提供更加精准详细的报告。

3.2 Incal公司生产的低功率XP160系列的老化室

XP160系列的老化室一共包含160个控制通道，应用0.5-5.5V的驱动器，功率最大为25MHz，适合应用在数字集成化的电路产品当中。Incal公司研发的Inspire软件控制系统，可以对老化室内部各个区域的电压、温度进行有效管控，并实时显示电流、电压、温度，不仅可以通过电子邮件的方式进行报警，还可以对数据进行实时分析。另外，可以分别设置操作工、技术员、工程师等不同形式的用户账号访问权限，从而实现更加便捷的管理；同时，可以对测试数据进行定期的存储以及记录，如果遇到紧急状况能够自动执行停机操作，在办公电脑上可以单独对其进行应用，有利于对老化测试进行文件编辑以及设置，现阶段在行业内部处于领先水准。Inspire、XP160系列中软件、硬件的相互组合，在应用环节大部分都是针对半导体的电子元器件进行老化测试。

4 结束语

综上所述，现阶段通常情况下都是采取加速老化的方式，来消除电子产品由于缺陷所导致的诸多故障，提升电子产品在设计环节的可靠性。目前，应用到的老化测试电子产品，特别是集成电路的产品复杂程度与日俱增，现存的老化系统无法满足现代化的诸多需求。所以，研究开发崭新的老化测试平台，比如老化室、老化板等新型硬件设备，以及老化环节应用到的数据实时采集、监控、分析、反馈的软件设备，是目前急需研究以及解决的一个主要课题。

参考文献：

[1]陈明丽,高德记.电子元器件技术状态管理与实践[J].航天标准化与质量,2004(03):127-130.

[2]刘剑,聂磊,桂欢欢.电子元器件技术状态探究[J].科技展望,2015(05):124-125.

[3]曹宏宇,张丽萍,王文辉.电子元器件技术状态管理探讨[J].价值工程,2015(04):176-177.