电子产品故障率曲线为何是呈浴盘状?
“浴盆曲线”(又称U型曲线)是一个常用术语,用于描述半导体产品随时间变化的瞬时故障率的通用曲线。尽管特定的半导体产品的实际故障率曲线差异很大,此曲线仍然具有很高的参考意义。
正是因为该故障率曲线两端高,中间低,有些像浴盘,所以称其为“浴盆曲线”,而且该曲线具有非常明显的阶段性,可划分为以下三个阶段:
1、前面高表明的是早期失效率高(早期失效期)
早期失效率高这一情况处于该曲线的第一阶段,也称为早期失效期。也就是说PCBA电子产品在开始使用时,其失效率高,但是伴随着产品使用时间的增加,失效率也会跟着迅速下降。造成这种失效的主要原因是因为一些电子器件来料,PCBA,以及生产制程,PCBA加工组装中导入的不良;就会在电子产品早期工作的磨合期出现失效,这就是电子产品早期失效率高的原因。正因为这个原因,电子产品在出厂前需要做老化测试;一些重要的电子产品还要做HASS/HASA,即高加速应力筛选/高加速寿命试验。
2、电子产品故障率中间低(偶然失效期)
电子产品处于这一阶段的最大特点是失效率很低,且相对第一阶段来说更为稳定,往往可将其近似看作常数,在电子行业中的产品可靠性指标,所描述的就是这个时期。电子产品过了早期失效的阶段后,就进入了随机失效的阶段。在这个阶段中产品的失效原因,主要是因为产品的某个部件的随机性失效造成的,所以我们通常也把产品的中间时期叫做产品的使用寿命。
3、电子产品的后期故障率高(耗损失效期)
在最后这个阶段中,电子产品的失效率会随着时间的延长而急速增加,这是因为电子产品过了使用寿命以后,产品开始老化,里面的一些主要器件因为过了使用寿命开始加速老化,电子产品逐渐失去原有的功能,开始失效,这就是电子产品后期的故障率开始升高的原因。
基于电子产品的浴盆曲线,要降低产品出厂后的故障率,就需要筛除处于早期失效期的产品,从而提高产品的可靠性。
半导体芯片的生产工序极为复杂、涉及的材料也很多,也大致遵从相同的原理。所以在芯片完成封装后必然要进行100%的测试,以筛选出早期失效的芯片。通常商业级、工业级芯片生产线只做常温的筛查测试,搭配后期的可靠性验证来保障品质,而车轨级的芯片生产线上就必须要做低温、常温、高温三个温度的筛查测试,以期尽可能将不够强壮的个体都筛选出来。
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