半導(dǎo)體電子元器件分析 溫度試驗全面知識講解

溫度是物質(zhì)內(nèi)部分子（原子，電子）運動能量（內(nèi)能）的一種外在表征形式，溫度越高表示物質(zhì)內(nèi)部分子無規(guī)則的運動越劇烈，兩物體間的溫度相差也越大，在兩物體之間的熱交換量也越多。溫度試驗是質(zhì)量與可靠性工程師經(jīng)常開展的環(huán)境試驗，想要做好溫度試驗，需要掌握的知識內(nèi)容很多，為幫助大家深入了解，本文將對溫度試驗的相關(guān)知識予以匯總。如果您對本文即將要涉及的內(nèi)容感興趣的話，那就繼續(xù)往下閱讀吧。

溫度對半導(dǎo)體電子元器件的影響

溫度相關(guān)試驗是環(huán)境試驗入門，包括高溫試驗、低溫試驗、溫度變化試驗。高低溫試驗主要驗證產(chǎn)品在極值溫度條件下是否發(fā)生變形或功能影響，是否可以正常運作。溫度變化試驗主要測試產(chǎn)品反復(fù)承受溫度極值的耐受力。

高溫條件下試件的失效模式

產(chǎn)品所使用零件、材料在高溫時可能發(fā)生軟化、效能降低、特性改變、潛在破壞、氧化等現(xiàn)象。

高溫環(huán)境對設(shè)備的主要影響有：

a. 填充物和密封條軟化或融化；

b. 潤滑劑粘度降低，揮發(fā)加快，潤滑作用減小；

c. 電子電路穩(wěn)定性下降，絕緣損壞；

d. 加速高分子材料和絕緣材料老化，包括氧化、開裂、化學(xué)反應(yīng)等；

e. 材料膨脹造成機械應(yīng)力增大或磨損增大。

低溫條件下試件的失效模式

產(chǎn)品所使用零件、材料在低溫時可能發(fā)生龜裂、脆化、可動部卡死、特性改變等現(xiàn)象。

低溫環(huán)境對設(shè)備的主要影響有：

a. 使材料發(fā)硬變脆；

b. 潤滑劑粘度增加，流動能力降低，潤滑作用減??；

c. 電子元器件性能發(fā)生變化；

d. 水冷凝結(jié)冰；

e. 密封件失效；

f. 材料收縮造成機械結(jié)構(gòu)變化。

溫度變化條件下試件的失效模式

產(chǎn)品所使用零件、材料在溫度劇烈變化時可能發(fā)生機械故障、開裂、密封損壞、泄漏等現(xiàn)象。

溫度劇烈變化對設(shè)備的主要影響有：

a. 使部件裝配點或焊接點松動或脫落；

b. 使材料本身開裂；

c. 電子元器件性能發(fā)生變化；

d. 密封件失效造成泄漏；

非散熱試件和散熱試件

試件內(nèi)不產(chǎn)生熱量的為非散熱試件。在實驗室可以采用以下較嚴(yán)格的定義：在沒有強迫空氣循環(huán)的自由空氣條件和試驗用標(biāo)準(zhǔn)大氣規(guī)定的氣壓（86－106kPa）下，試驗樣品溫度達到穩(wěn)定后，試驗樣品表面最熱點溫度與環(huán)境溫度之差小于5℃的試驗樣品。

若環(huán)境溫度不變時，非散熱試件的熱流方向如下：在環(huán)境溫度較高時，熱由環(huán)境大氣傳入試件；反之，熱由試件傳入周圍大氣。熱傳輸過程將不斷進行直至試件各部分的溫度均達到周圍大氣溫度為止。此后熱傳輸過程停止。非散熱試件的最后穩(wěn)定溫度是放置試驗樣品試驗箱的平均溫度。

試件內(nèi)有熱量產(chǎn)生為散熱試件。較嚴(yán)格的定義為在沒有強迫空氣循環(huán)的自由空氣條件和試驗用標(biāo)準(zhǔn)大氣規(guī)定的氣壓（86－106kPa）下，試驗樣品溫度達到穩(wěn)定后，試驗樣品表面最熱點溫度與環(huán)境溫度之差大于5℃的試驗樣品。

散熱試件產(chǎn)生的熱量不斷向周圍環(huán)境大氣發(fā)散，直至試件產(chǎn)生的熱量與耗散在周圍大氣中的熱量相平衡，試件溫度達到穩(wěn)定。當(dāng)環(huán)境溫度上升或下降時，試件內(nèi)部的溫度也將隨著一同上升或下降，直至達到新的平衡。散熱試件的最后穩(wěn)定溫度需要進行反復(fù)測量，當(dāng)試件的溫度每變化3℃后測量其間的時間間隔，當(dāng)相鄰兩段時間間隔之比大于1.7時，認為已達到溫度穩(wěn)定狀態(tài)。

產(chǎn)品

對于目前的產(chǎn)品來說，在未工作狀態(tài)產(chǎn)品本身不產(chǎn)生熱量，因此在試件未工作狀態(tài)進行的溫度試驗都可作為非散熱試件來處理。在工作狀態(tài)進行溫度試驗的產(chǎn)品目前主要有燃油泵，點火線圈，怠速調(diào)節(jié)器等。這些產(chǎn)品如在工作條件下進行溫度試驗都應(yīng)作為散熱試件。特別是點火線圈，工作時的發(fā)熱量較大，應(yīng)對其上的溫度進行監(jiān)測。

試驗區(qū)域空氣速度的影響

試驗區(qū)域中空氣和試驗樣品間的熱交換效率取決于空氣流動的速度。

對于非散熱試件，較高的空氣流動速度可以使試件各部分的溫度較快速的達到周圍空氣的溫度。一般在試驗區(qū)域未擺放試件的情況下，空氣流動速度應(yīng)不低于2m/s。

對于散熱試件，試件樣品最熱點的溫度高于周圍環(huán)境溫度時，應(yīng)在無強迫空氣流動（自由空氣條件）的環(huán)境下進行試驗，否則試件的溫度將被降低，從而減小試驗的嚴(yán)酷程度。

試驗區(qū)域中試件的擺放

多個樣品在同一試驗箱進行高溫實驗時，應(yīng)保證所有樣品都處在同一環(huán)境溫度下，并具有相同的安裝條件。對于散熱樣品而言，各個試件之間不能因輻射散熱而影響到其它試件，即試件間間隔應(yīng)足夠大，這樣對于單個試件來說，其他散熱試件輻射到其上的熱量所造成的溫度變化就很小，到可忽略的程度。對于非散熱試件，溫度保持不變的高溫或低溫試驗，試件間的間距可以不做要求，因為溫度恒定后試件的溫度與溫度試驗箱內(nèi)的溫度保持一致，不發(fā)生熱量交換，試件間的間距對試驗不會產(chǎn)生影響。非散熱試件的溫度變化試驗試件間則應(yīng)該保持間隔，使試驗件之間有足夠的空氣流動，加速試件與溫度試驗箱之間的熱交換，使試件盡快達到試驗指定的溫度。

試驗持續(xù)的時間的確定

在化學(xué)中一條常用的規(guī)律是在高溫下反應(yīng)的速度要快一些。 這一規(guī)律被應(yīng)用到技術(shù)中，以便進行加速試驗，這也被稱為阿侖尼斯方程。

阿侖尼斯關(guān)系從數(shù)學(xué)上的表示為：

AF(T)=e^(EA/K)*(1/T實際– 1/T試驗室)

式中數(shù)值：

AF= 加速度系數(shù)

Ea=激活能

K=玻爾茲曼常數(shù)(8.65×10-5ev/K)

T實際=在實際負荷下的溫度(絕對溫度)

T實驗室=在實驗室負荷下的溫度(絕對溫度)

為確定加速度系數(shù)激活能必須是已知的，對于一般的電子元件經(jīng)常采用的值是：Ea=0.44Ev

( 在產(chǎn)品不工作時進行的低溫或高溫實驗，試驗的持續(xù)時間為試驗樣品達到溫度穩(wěn)定后，根據(jù)試驗樣品的特點和試驗?zāi)康拇_定。也可從下列等級中選?。?，16，72，96h。t = t穩(wěn)定+ to (to由計算產(chǎn)生或=2，16，72，96h) 。

以上便是此次創(chuàng)芯檢測帶來的"半導(dǎo)體電子元器件溫度試驗”相關(guān)內(nèi)容，希望能對大家有所幫助，我們將于后期帶來更多精彩內(nèi)容。公司檢測服務(wù)范圍涵蓋：電子元器件測試驗證、IC真假鑒別，產(chǎn)品設(shè)計選料、失效分析，功能檢測、工廠來料檢驗以及編帶等多種測試項目。歡迎致電創(chuàng)芯檢測，我們將竭誠為您服務(wù)。