电子元器件的可靠性(第二章:如何推算元器件的寿命?)

2012/4/27
应用

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在第一章中,通过可靠性和对故障的基本思考,就实际执行的各项可靠性的试验方法进行了说明。本次,将以多层陶瓷电容器为例,针对预估电子元器件耐用年数的加速试验,进行说明。

电子元器件在被用于组装成各类电子设备而实际应用于市场时,需要面对外部各种应激反应。例如,电子设备掉落时引起的物理应变,冷热温差引起的热应变,通电时的电应变等。以这些外部应变为诱因,在产品使用时,有电子元器件发生故障的案例。因此,本公司从各电子元器件的设计阶段开始,研究外部应变与故障发生的机理,并反馈至电子元器件的可靠性设计中。同时,通过把握外部应变的强度与故障发生的时间•概率之间的关系,确立"外部应变与故障发生的加速模型",以便在更短的试验时间内可对电子元器件的耐用年数进行评价。

作为加速模型的具体案例,针对多层陶瓷电容器的耐用年数的温度•电压加速性进行说明。一般情况下,多层陶瓷电容器由电绝缘体(电介质)构成,对于连续通电,具有高度可靠性。

例如,安装在汽车发动机附近的控制模块,在使用时,周围环境的温度会随之升高。
图1所示即为在这样的高温环境下通电时,电容器使用的陶瓷材料内部状态。
在陶瓷材料内部含量极少的原子等级的电荷缺陷会从+极(正极)向-极(负极)移动。

 

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以钛酸钡为代表的电陶瓷,在进行烧制工艺时,结晶构造内部包含了极少量的原子级缺陷(称为氧空位),其可通过外部施加的电压缓慢移动,不久便会累积在-极附近,最终可能会破坏陶瓷绝缘性。