1、歡迎下載4電子產(chǎn)品高溫老化的原理電子產(chǎn)品高溫老化的原理隨著電子技術(shù)的發(fā)展，電子產(chǎn)品的集成化程度越來越高，結(jié)構(gòu)越來越細(xì)微，工序越來對一個(gè)好的電子產(chǎn)品，不越多，制造工藝越來越復(fù)雜，這樣在制造過程中會(huì)產(chǎn)生潛伏缺陷。但要求有較高的性能指標(biāo)，而且還要有較高的穩(wěn)定性。電子產(chǎn)品的穩(wěn)定性取決于設(shè)計(jì)的合理性、元器件性能以及整機(jī)制造工藝等因素。目前，國內(nèi)外普遍采用高溫老化工藝來提高電子產(chǎn)品的穩(wěn)定性和可*性，通過高溫老化可以使元器件的缺陷、焊接和裝配等生產(chǎn)過程中存在 的隱患提前暴露，保證出廠的產(chǎn)品能經(jīng)得起時(shí)間的考驗(yàn)。1高溫老化的機(jī)理原材料或工藝措施方面的原因引起產(chǎn)品的質(zhì)量問題 生產(chǎn)的產(chǎn)品不符合使用要求；第二類是潛在

2、的缺 而需要在使用過程中逐漸地被暴露，如硅片表面電子產(chǎn)品在生產(chǎn)制造時(shí)，因設(shè)計(jì)不合理、 有兩類，第一類是產(chǎn)品的性能參數(shù)不達(dá)標(biāo), 陷，這類缺陷不能用一般的測試手段發(fā)現(xiàn)， 污染、組織不穩(wěn)定、焊接空洞、芯片和管殼熱阻匹配不良等等。一般這種缺陷需要在元器件（暴露）。顯然，對例如進(jìn)行高溫功機(jī)械的或多使?jié)摲收咸崆肮ぷ饔陬~定功率和正常工作溫度下運(yùn)行一千個(gè)小時(shí)左右才能全部被激活每只元器件測試一千個(gè)小時(shí)是不現(xiàn)實(shí)的， 所以需要對其施加熱應(yīng)力和偏壓, 率應(yīng)力試驗(yàn)，來加速這類缺陷的提早暴露。也就是給電子產(chǎn)品施加熱的、電的、 種綜合的外部應(yīng)力，模擬嚴(yán)酷工作環(huán)境，消除加工應(yīng)力和殘余溶劑等物質(zhì),*的穩(wěn)定期。電子產(chǎn)品的失效曲

3、線出現(xiàn)，盡快使產(chǎn)品通過失效浴盆特性初期階段，進(jìn)入高可 如圖1所示。失效率老化后進(jìn)行電氣參數(shù)測量， 篩選剔除失效或變值的元器件， 盡可能把產(chǎn)品的早期失效消滅在 正常使用之前。這種為提高電子產(chǎn)品可*度和延長產(chǎn)品使用壽命， 對穩(wěn)定性進(jìn)行必要的考核, 以便剔除那些有“早逝”缺陷的潛在“個(gè)體” （元器件），確保整機(jī)優(yōu)秀品質(zhì)和期望壽命的工藝就是高溫老化的原理。2高溫老化室空間結(jié)構(gòu)和絕熱措施2.1 老化室的空間布置根據(jù)電子產(chǎn)品高溫老化的要求以及我單位的實(shí)際情況，對一間廠房進(jìn)行了改造裝修，其重點(diǎn)放在空間布置和絕熱設(shè)計(jì)上。平面布置如圖2所示，房間被分成兩部分，外間作為控制室，控制箱懸掛在控制室的墻上。內(nèi)間作為高

4、溫老化室， 是由絕熱材料形成的密閉空間。頂部采用鋼龍骨吊頂，吊頂一角留有活動(dòng)板以便維修人員進(jìn)入頂部進(jìn)行維護(hù)，控制室的控制線經(jīng)過吊頂上部，然后再分布到老化室的各個(gè)部分。絕熱墻體采用鋼龍骨框架，保證有足夠的強(qiáng)度和剛度，絕熱墻體兩面覆防火板，中間填充絕熱材料，如巖棉等（ 25oc時(shí)熱導(dǎo)率約 0.04w m-1 k-1 ）。老化室的門雙面覆鍍鋁鋅鋼板，中間填充絕熱材料，門框與門之間采 用硅橡膠密封。后墻推拉窗及前墻觀察窗采用雙層玻璃結(jié)構(gòu)，具有良好的密封和絕熱效果， 同時(shí)便于采光和監(jiān)視。 在老化室墻體四角放置四個(gè)風(fēng)機(jī)，以便室內(nèi)空氣循環(huán)流動(dòng)，均勻室內(nèi)空氣的溫度。雙層玻璃窗逑筑墻體/龍骨陵防火楨2.2 老化

5、室熱平衡計(jì)算老化室內(nèi)溫度升高所需的熱量*加熱器提供，加熱器采用不銹鋼鎧裝結(jié)構(gòu)，加熱器之間采用銅排連接，固定牢*,外面用鍍鋅鐵網(wǎng)進(jìn)行防護(hù)。不考慮熱量散失的理想條件下，老化室達(dá)到設(shè)定老化溫度所需的熱量：q=（c1m1+c2m2） X（t1-t0）cl為老化室內(nèi)空氣的比熱容（約 1.005kj kg-1 k-1 ,不同溫度下略有不同）；c2為被老化的產(chǎn)品的平均比熱容（kj kg-1 k-1 ）;ml為老化室內(nèi)空氣的質(zhì)量（kg）;m2為被老化的產(chǎn)品的質(zhì)量（kg）;t1為設(shè)定的老化溫度（C）；t0為老化室的初始環(huán)境溫度（C）；實(shí)際情況下，密封和絕熱不可能是理想狀態(tài)，所以，熱量損失是不可避免的。根據(jù)空氣和

6、巖棉在初始溫度及最高設(shè)定溫度下的不同熱導(dǎo)率科（ w m-1 k-1 ）,根據(jù)老化室的結(jié)構(gòu)及房 間六個(gè)面的面積計(jì)算整個(gè)系統(tǒng)的絕熱系數(shù)E （m2 - k w-1）,然后計(jì)算出一定時(shí)間內(nèi)達(dá)到最 高設(shè)定溫度整個(gè)系統(tǒng)實(shí)際所需的熱量，這樣就可計(jì)算出加熱器總的理論功率p。最后，根據(jù)系統(tǒng)冗余系數(shù)Y算出加熱器總的實(shí)際功率pt。在定制加熱器時(shí)，要考慮各個(gè)加熱器的電壓等級(jí)和接法，是三角形接法，或是星形接法，或者是星形三角形混合接法。加熱器外穿不銹鋼散熱片，便于散熱，防止加熱器燒紅。3溫度控制系統(tǒng)此控制系統(tǒng)采用pid控制儀進(jìn)行溫度控制，當(dāng)通過溫度傳感器采集的被老化的電子產(chǎn)品的溫 度偏離所希望的給定值時(shí)，pid控制儀根

7、據(jù)反饋的偏差進(jìn)行比例（p）、積分（i）、微分（d）運(yùn)算，輸出一個(gè)適當(dāng)?shù)目刂菩盘?hào)給執(zhí)行機(jī)構(gòu)（加熱器），促使測量值恢復(fù)到給定值，達(dá)到自 動(dòng)控制溫度的目的。3.1 控制數(shù)學(xué)模型控制對象是一個(gè)具有滯后環(huán)節(jié)的一階系統(tǒng)，控制系統(tǒng)采用閉環(huán)延時(shí)輸出的pid調(diào)節(jié)方式。pid控制技術(shù)比較成熟，靈活可 *。連續(xù)調(diào)節(jié)的pid微分方程為u=kp（e+ ）+u0對于微機(jī)控制而言，要使離散的控制形式逼近于連續(xù)的控制形式， 采樣周期必須取得足夠短， 這樣，可將描述系統(tǒng)調(diào)節(jié)規(guī)律的微分方程改變?yōu)椴罘址匠蹋阌诰幊蹋瑢?shí)現(xiàn)模擬控制的數(shù)字化。pid差分方程為un= en+ t+ （ ）+u0un為第n次的輸出量u0為初始的輸出量en為

8、傳感器第n次的采集所得的偏差量en-1為傳感器第n-1次的采集所得的偏差量為比例系數(shù)為積分時(shí)間為微分時(shí)間3.2 控制器參數(shù)的調(diào)節(jié)比例運(yùn)算是指輸出控制量與輸入量的一階差商關(guān)系。儀表比例系數(shù)設(shè)定值越大（比例帶8越小），控制的靈敏度越低，設(shè)定值越小，控制的靈敏度越高。增大比例系數(shù)有利于減小靜 差，加速系統(tǒng)的響應(yīng)，但比例系數(shù)過大會(huì)使系統(tǒng)產(chǎn)生大的超調(diào)，甚至產(chǎn)生震蕩，使穩(wěn)定性變 差。積分運(yùn)算的目的是消除靜差。只要偏差存在，積分作用將控制量向使偏差消除的方向 移動(dòng)。積分時(shí)間是表示積分作用強(qiáng)度的單位。增大積分時(shí)間對減小超調(diào)，減小震蕩有利，使系統(tǒng)趨向穩(wěn)定，但系統(tǒng)的靜差的消除隨之減慢。儀表設(shè)定的積分時(shí)間越短，積分

9、作用越強(qiáng)。比例作用和積分作用是對控制結(jié)果的修正動(dòng)作，響應(yīng)較慢。微分作用是為了消除其缺點(diǎn)而補(bǔ)使控制過程盡快恢復(fù)到原來的控制充的。微分作用根據(jù)偏差產(chǎn)生的速度對輸出量進(jìn)行修正,狀態(tài)，微分時(shí)間是表示微分作用強(qiáng)度的單位，儀表設(shè)定的微分時(shí)間越長，則以微分作用進(jìn)行的修正越強(qiáng)，有利于加快系統(tǒng)的響應(yīng)，減小超調(diào)，增加穩(wěn)定性，但降低了系統(tǒng)對擾動(dòng)的抑制能力，使系統(tǒng)對干擾過于敏感。 在實(shí)際的調(diào)試過程中幾個(gè)方面都要兼顧，經(jīng)過反復(fù)調(diào)試，使 控制器處于最佳狀態(tài)。3.2溫度控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)溫度控制系統(tǒng)主要由pid控制儀（我公司生產(chǎn)的 wp-s805型）、可控硅、可控硅觸發(fā)器、溫度傳感器、加熱器、控制回路等組成，如圖3所示。QFCT1C1檜潮可屋尋賽鱷喻出飛'三用和電警由溫度傳感器采集老化室內(nèi)的溫度，然后把它傳給控制儀，控制儀把它與內(nèi)部設(shè)定值進(jìn)行比較運(yùn)算，根據(jù)偏差值輸出控制量來調(diào)節(jié)可控硅導(dǎo)通角的變化的，也就是控制負(fù)載電流的變化，從而以閉環(huán)的控制形式達(dá)到自動(dòng)控溫的目的。另外，本控制儀還設(shè)置了溫