電子元件（電容 / 電阻）在氙燈老化試驗(yàn)箱中的壽命加速測試方法？

上海簡戶儀器設(shè)備有限公司是一家高科技合資企業(yè),專業(yè)生產(chǎn)銷售鹽霧箱、恒溫恒濕機(jī)、冷熱沖擊機(jī)、振動試驗(yàn)機(jī)、機(jī)械沖擊機(jī)、跌落試驗(yàn)機(jī)的環(huán)境試驗(yàn)儀器的公司，是一家具有研發(fā)生產(chǎn)銷售經(jīng)營各類可靠性環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備的公司。經(jīng)驗(yàn)豐富，并得到許多國內(nèi)外廠商的信賴與支持?，F(xiàn)在我們成為許多品牌的供應(yīng)商。

摘要

本技術(shù)論文聚焦電子元件（電容、電阻）在氙燈老化試驗(yàn)箱中的壽命加速測試方法。通過深入分析電容、電阻的老化失效機(jī)理，結(jié)合氙燈老化試驗(yàn)箱的環(huán)境模擬特性，系統(tǒng)研究試驗(yàn)參數(shù)設(shè)定、測試流程優(yōu)化及結(jié)果評估方法，旨在為電子元件的壽命預(yù)測和可靠性評估提供科學(xué)、高效的測試方案，助力提升電子產(chǎn)品的質(zhì)量與穩(wěn)定性。

關(guān)鍵詞

電子元件；電容；電阻；氙燈老化試驗(yàn)箱；壽命加速測試

一、引言

在現(xiàn)代電子設(shè)備中，電容和電阻作為基礎(chǔ)電子元件，廣泛應(yīng)用于各類電路系統(tǒng)。其性能的穩(wěn)定性和使用壽命直接影響電子產(chǎn)品的整體可靠性與安全性。然而，在實(shí)際使用過程中，電子元件會受到溫度、濕度、光照、電場等多種環(huán)境因素的作用而逐漸老化失效 。氙燈老化試驗(yàn)箱能夠模擬自然環(huán)境中的光照、溫度、濕度等因素，通過加速老化的方式，在較短時間內(nèi)評估電子元件的壽命和可靠性，為電子元件的研發(fā)、生產(chǎn)和質(zhì)量控制提供重要依據(jù)。因此，研究電子元件在氙燈老化試驗(yàn)箱中的壽命加速測試方法具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

二、電子元件（電容 / 電阻）老化失效機(jī)理

2.1 電容老化失效機(jī)理

電容的種類繁多，以常見的電解電容和陶瓷電容為例。電解電容的老化主要源于電解液的干涸和電極氧化 。在高溫、高濕度及電場作用下，電解液中的溶劑會逐漸揮發(fā)，溶質(zhì)濃度發(fā)生變化，導(dǎo)致電容的等效串聯(lián)電阻（ESR）增大、電容量下降，最終失去電容特性 。陶瓷電容則易受溫度變化和機(jī)械應(yīng)力影響，陶瓷介質(zhì)內(nèi)部可能產(chǎn)生裂紋，導(dǎo)致絕緣性能下降，出現(xiàn)漏電甚至短路現(xiàn)象 。此外，紫外線輻射會破壞電容表面的封裝材料，使其防護(hù)性能降低，加速內(nèi)部元件的老化。

2.2 電阻老化失效機(jī)理

電阻的老化主要表現(xiàn)為阻值漂移。金屬膜電阻在長期使用過程中，金屬膜會因氧化、腐蝕等原因?qū)е履幼儽。瑥亩棺柚翟龃?/span> 。碳膜電阻則可能因碳膜結(jié)構(gòu)在高溫、高濕度環(huán)境下發(fā)生變化，導(dǎo)致阻值不穩(wěn)定 。對于繞線電阻，環(huán)境因素可能引起繞組松動，造成接觸不良，影響電阻性能 。光照產(chǎn)生的熱量以及紫外線對電阻封裝材料的破壞，也會間接影響電阻的電氣性能。

三、氙燈老化試驗(yàn)箱特性與壽命加速測試原理

3.1 氙燈老化試驗(yàn)箱特性

氙燈老化試驗(yàn)箱以氙弧燈為光源，可模擬自然陽光的光譜分布，涵蓋紫外線、可見光和紅外光區(qū)域 。同時，具備精確的溫度、濕度控制功能，部分設(shè)備還可模擬降雨、冷凝等環(huán)境條件 。通過調(diào)節(jié)這些參數(shù)，能夠在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下構(gòu)建與實(shí)際使用環(huán)境相似或更嚴(yán)苛的老化條件，加速電子元件的老化過程。

3.2 壽命加速測試原理

壽命加速測試基于阿倫尼烏斯方程等理論，通過提高環(huán)境應(yīng)力（如溫度、光照強(qiáng)度等），加速電子元件內(nèi)部的化學(xué)反應(yīng)和物理變化速率，從而在較短時間內(nèi)獲得相當(dāng)于長時間自然老化的效果 。例如，溫度每升高 10℃，化學(xué)反應(yīng)速率通常會提高 2 - 4 倍 。氙燈老化試驗(yàn)箱通過合理設(shè)置溫度、光照等參數(shù)，實(shí)現(xiàn)對電子元件壽命的加速測試，縮短測試周期，提高測試效率。

四、電子元件在氙燈老化試驗(yàn)箱中的壽命加速測試方法

4.1 試驗(yàn)前準(zhǔn)備

1. 樣品選取：從同一批次的電容、電阻產(chǎn)品中隨機(jī)抽取足夠數(shù)量的樣品，確保樣品具有代表性。同時，記錄樣品的型號、規(guī)格、生產(chǎn)批次等信息 。

2. 設(shè)備校準(zhǔn)：使用專業(yè)的校準(zhǔn)儀器對氙燈老化試驗(yàn)箱的光照強(qiáng)度、溫度傳感器、濕度傳感器等進(jìn)行校準(zhǔn)，確保試驗(yàn)參數(shù)的準(zhǔn)確性 。

3. 測試電路設(shè)計：根據(jù)電子元件的類型和測試需求，設(shè)計合適的測試電路。對于電容，可設(shè)計測量電容量、ESR 的電路；對于電阻，設(shè)計測量阻值的電路 。將測試電路與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)連接，實(shí)現(xiàn)對電子元件電氣參數(shù)的實(shí)時監(jiān)測。

4.2 試驗(yàn)參數(shù)設(shè)定

1. 光照參數(shù)：參考相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和電子元件的使用環(huán)境，設(shè)定氙燈的光照強(qiáng)度和光譜分布 。一般來說，紫外線輻照強(qiáng)度可設(shè)定在 0.5 - 1.0W/㎡（@340nm），模擬較強(qiáng)的陽光照射 。

2. 溫度參數(shù)：根據(jù)電子元件的耐熱等級，設(shè)定試驗(yàn)箱內(nèi)的溫度。例如，對于普通電子元件，溫度可設(shè)定在 60 - 80℃；對于耐高溫元件，可適當(dāng)提高溫度 。同時，可設(shè)置溫度循環(huán)程序，模擬實(shí)際使用中的溫度變化。

3. 濕度參數(shù)：考慮到濕度對電子元件老化的影響，將相對濕度設(shè)定在 60% - 90% 之間，模擬潮濕環(huán)境 。部分試驗(yàn)箱還可結(jié)合噴淋功能，模擬降雨過程。

4. 試驗(yàn)周期：根據(jù)加速因子和預(yù)期的老化效果，確定試驗(yàn)周期。通常，試驗(yàn)周期從幾百小時到數(shù)千小時不等 。可通過預(yù)試驗(yàn)初步確定合適的試驗(yàn)周期。

4.3 試驗(yàn)過程監(jiān)測與數(shù)據(jù)采集

在試驗(yàn)過程中，每隔一定時間（如 1 小時）記錄一次試驗(yàn)箱內(nèi)的光照強(qiáng)度、溫度、濕度等環(huán)境參數(shù)，確保試驗(yàn)條件穩(wěn)定 。同時，實(shí)時采集電子元件的電氣參數(shù)，如電容的電容量、ESR，電阻的阻值等 。通過數(shù)據(jù)分析軟件對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，繪制參數(shù)隨時間變化的曲線，觀察電子元件性能的演變趨勢 。若發(fā)現(xiàn)某個樣品的性能參數(shù)超出規(guī)定范圍，及時標(biāo)記并分析原因。

4.4 試驗(yàn)結(jié)果評估

1. 性能參數(shù)分析：對比試驗(yàn)前后電子元件的電氣性能參數(shù)，計算參數(shù)的變化率 。例如，計算電容電容量的下降率、電阻阻值的漂移率等 。根據(jù)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)判斷電子元件是否失效。

2. 失效模式分析：通過顯微鏡觀察、電鏡掃描等手段，分析電子元件的失效部位和失效模式 。如電解電容是否出現(xiàn)電解液干涸、電極腐蝕，電阻是否存在膜層損壞、繞組松動等 。

3. 壽命預(yù)測：基于試驗(yàn)數(shù)據(jù)，運(yùn)用壽命預(yù)測模型（如阿倫尼烏斯模型、威布爾分布模型等）預(yù)測電子元件在實(shí)際使用環(huán)境下的壽命 。通過對多個樣品測試結(jié)果的統(tǒng)計分析，提高壽命預(yù)測的準(zhǔn)確性。

五、結(jié)論

電子元件（電容、電阻）在氙燈老化試驗(yàn)箱中的壽命加速測試方法，為評估電子元件的可靠性和壽命提供了有效的手段。通過合理設(shè)定試驗(yàn)參數(shù)、科學(xué)監(jiān)測試驗(yàn)過程和準(zhǔn)確評估試驗(yàn)結(jié)果，能夠在較短時間內(nèi)獲得電子元件的老化數(shù)據(jù)和壽命預(yù)測結(jié)果 。這有助于電子元件生產(chǎn)企業(yè)優(yōu)化產(chǎn)品設(shè)計、改進(jìn)生產(chǎn)工藝，提高產(chǎn)品質(zhì)量；也為電子產(chǎn)品研發(fā)人員在元件選型和電路設(shè)計時提供重要參考，從而提升電子產(chǎn)品的整體可靠性和穩(wěn)定性 。未來，隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展，還需進(jìn)一步完善和優(yōu)化氙燈老化試驗(yàn)箱的測試方法，以適應(yīng)新型電子元件和復(fù)雜應(yīng)用場景的測試需求 。

關(guān)于我們

• 上海簡戶儀器設(shè)備有限公司是一家高科技合資企業(yè),生產(chǎn)銷售鹽霧箱、恒溫恒濕機(jī)、冷熱沖擊機(jī)、振動試驗(yàn)機(jī)、機(jī)械沖擊機(jī)、跌落試驗(yàn)機(jī)的環(huán)境試驗(yàn)儀器的公司，研發(fā)生產(chǎn)銷售經(jīng)營各類可靠性環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備。經(jīng)驗(yàn)豐富，并得到許多國內(nèi)外廠商的信賴與支持。自公司成立以來,多次服務(wù)于國內(nèi)外大學(xué)和研究所等檢測機(jī)構(gòu),如清華大學(xué)、蘇州大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)、北京工業(yè)大學(xué)、法國申美檢測、中科院物理所、中科院，SGS等**單位提供實(shí)施室方案和設(shè)備及其相關(guān)服務(wù)。努力開發(fā)半導(dǎo)體、光電、光通訊、航天太空、生物科技、食品、化工、制藥等行業(yè)產(chǎn)品所需的測試設(shè)備裝置。公司擁有一支的研發(fā)、生產(chǎn)和售後隊伍，從產(chǎn)品的研發(fā)到售后服務(wù)，每一個環(huán)節(jié)都以客戶的觀點(diǎn)與需求作為思考的出發(fā)點(diǎn)。

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• 　上海簡戶榮獲企業(yè)，表明上海簡戶在技術(shù)、科技成果轉(zhuǎn)化、擁有自主知識產(chǎn)權(quán)等方面得到了國家的高度認(rèn)可。簡戶一直秉承"服務(wù)以人為本"的宗旨，為廣大客戶提供精良的設(shè)備及優(yōu)質(zhì)的服務(wù)，提供的送貨上門、安裝調(diào)試、一年的設(shè)備保養(yǎng)、終身維修，技術(shù)指導(dǎo)服務(wù)。始終如一的以"努力、合作、飛躍"的精神自我完善、不斷發(fā)展、讓客戶與公司實(shí)現(xiàn)雙贏局面。
  

• 簡戶是集設(shè)計、銷售、研發(fā)、維修服務(wù)等為一體的綜合集團(tuán)公司，從產(chǎn)品的研發(fā)到售后服務(wù)，每一個環(huán)節(jié)之間，都以客戶的觀點(diǎn)與需求作為思考的出發(fā)點(diǎn)，提供的環(huán)境設(shè)備。公司創(chuàng)始人從事儀器設(shè)備行業(yè)20余年，經(jīng)驗(yàn)豐富、資歷雄厚，帶領(lǐng)簡戶公司全體同仁攜手共建輝煌明天。公司成立以來，積極投入電子電工，航空，航天，生物科技，各大院校，及科研單位等行業(yè)所需的產(chǎn)品測試設(shè)備裝置。
  

• 簡戶擁有一支的研發(fā)、生產(chǎn)和售后服務(wù)隊伍，從產(chǎn)品的研發(fā)到售后服務(wù)，每一個環(huán)節(jié)都以客戶的觀點(diǎn)與需求作為思考的出發(fā)點(diǎn)，目前擁有博士學(xué)位2人，碩士5人，參與環(huán)境試驗(yàn)箱國家標(biāo)準(zhǔn)起草和發(fā)行。企業(yè)制定標(biāo)準(zhǔn)，行業(yè)里通過ISO9001。是中國儀器儀表學(xué)會會員和理事單位。曾榮獲CCTV《中國儀器儀表20強(qiáng)品牌》殊榮，2010年入駐上海世博會民企館。簡戶自創(chuàng)辦以來，參與3項(xiàng)國家標(biāo)準(zhǔn)起草與制定，獲得40+件原創(chuàng)知識產(chǎn)權(quán)、軟著、集成電路)，6次獲得上海科技型中小企業(yè)稱號，合作過3200+家合作客戶(其中世界500強(qiáng)高校600家)。