一、概念 老化也稱“老練”，是指在一定的環(huán)境溫度下、較長的時間內(nèi)對元器件連續(xù)施加一定的電應(yīng)力，通過電-熱應(yīng)力的綜合作用來加速元器件內(nèi)部的各種物理、化學反應(yīng)過程，促使隱藏于元器件內(nèi)部的各種潛在缺陷及早暴露，從而達到剔除早期失效產(chǎn)品的目的。

    二、作用
    1.對于工藝制造過程中可能存在的一系列缺陷，如表面沾污、引線焊接不良、溝道漏電、硅片裂紋、氧化層缺陷和局部發(fā)熱點等都有較好的篩選效果。
    2.對于無缺陷的元器件，老化也可促使其電參數(shù)穩(wěn)定。

    三、半導(dǎo)體器件常用的老化篩選方法
    1.常溫靜態(tài)功率老化
    常溫靜態(tài)功率老化就是使器件處在室溫下老化。半導(dǎo)體的PN結(jié)處于正偏導(dǎo)通狀態(tài)，器件老化所需要的熱應(yīng)力，是由器件本身所消耗的功率轉(zhuǎn)換而來的。由于器件在老化過程中受到電、熱的綜合作用，器件內(nèi)部的各種物理、化學反應(yīng)過程被加速，促使其潛在缺陷提前暴露，從而把有缺陷的器件剔除。這種老化方法無需高溫設(shè)備，操作也很簡便，因此被普遍采用。在器件的安全范圍內(nèi)，適當加大老化功率（提高器件結(jié)溫）可以收到更好的老化效果，并且可以縮短老化時間。                
    為了使老化取得滿意的效果，應(yīng)注意下面幾點：
    ① 老化設(shè)備應(yīng)有良好的防自激振蕩措施。
    ② 給器件施加電壓時，要從零開始緩慢地增加，去電壓時也要緩慢地減小，否則電源電壓的突變所產(chǎn)生的瞬間脈沖可能會損傷器件。老化后要在標準或規(guī)范規(guī)定的時間內(nèi)及時測量，否則某些老化時超差的參數(shù)會恢復(fù)到原來的數(shù)值。
    ③ 為保證晶體管能在最高結(jié)溫下老化，應(yīng)準確測量晶體管熱阻。
    對于集成電路來說，由于其工作電壓和工作電流都受到較大的限制，自身的結(jié)溫溫升很少，如不提高環(huán)境溫度很難達到有效地老化所需的溫度。因此，常溫靜態(tài)功率老化只在部分集成電路（線性電路和數(shù)字電路）中應(yīng)用。

    2.高溫靜態(tài)功率老化
    高溫靜態(tài)功率老化的加電方式及試驗電路形式均與常溫靜態(tài)功率老化相同，區(qū)別在于前者在較高的環(huán)境溫度下進行。由于器件處在較高的環(huán)境溫度下進行老化，集成電路的結(jié)溫就可達到很高的溫度。因此，一般說來，集成電路的高溫靜態(tài)功率老化效果比常溫靜態(tài)功率老化要好。
    我國軍用電子元器件標準中明確規(guī)定集成電路要進行高溫靜態(tài)功率老化，具體條件是：在產(chǎn)品標準規(guī)定的額定電源電壓、額定負載、信號及線路下進行老化。老化條件是：125±3                ℃，168 h（可根據(jù)需要確定）。老化過程中至少每8 h監(jiān)測一次。
    3.高溫反偏老化
    在高溫反偏老化中，器件的PN結(jié)被同時加上高溫環(huán)境應(yīng)力和反向偏壓電應(yīng)力，器件內(nèi)部無電流或僅有微小的電流通過，幾乎不消耗功率。這種老化方法對剔除具有表面效應(yīng)缺陷的早期失效器件特別有效，因而在一些反向應(yīng)用的半導(dǎo)體器件老化中得到廣泛的應(yīng)用。
    4.高溫動態(tài)老化                
    高溫動態(tài)老化主要用于數(shù)字器件，這種老化方法是在被老化器件的輸入端由脈沖信號驅(qū)動，使器件不停地處于翻轉(zhuǎn)狀態(tài)。這種老化方法很接近器件的實際使用狀態(tài)。
    高溫動態(tài)老化有兩種基本試驗電路：串聯(lián)開關(guān)和并聯(lián)開關(guān)試驗電路。
    (1)串聯(lián)開關(guān)試驗電路又稱“環(huán)形計數(shù)器”電路。其特點是：把全部受試器件的輸出輸入端串聯(lián)起來，組成一個環(huán)形計數(shù)電路。由于前級的輸出就是后一級的輸入，即后一級就是前一級的負載，這就無須外加激勵信號和外加負載，故設(shè)備簡單，容易實現(xiàn)。缺點是任一被試器件失效，都會使整個環(huán)形系統(tǒng)停止工作，使試驗中。直到換上新的試驗電路或短接有問題的器件，試驗才恢復(fù)正常。                
    (2)并聯(lián)開關(guān)試驗電路的特點是，被測器件與激勵電源相并聯(lián)，因此每個被試器件都能單獨由外加的開關(guān)電壓來驅(qū)動，每個被試器件的輸出端均可接一模擬最大值的負載，從而克服了串聯(lián)開關(guān)老化的缺點。
    高溫動態(tài)老化的試驗條件一般是在最高額定工作溫度和最高額定工作電壓下老化168～240 h。例如：民用器件通常為幾小時，軍用高可靠性器件可選擇100～168 h，宇航級器件可選擇240                h甚至更長的周期。

    四、元件的老化
    1.電阻元件老化試驗一般按照規(guī)范的要求施加功率和溫度環(huán)境，要特別注意的是老化是否有散熱的要求。
    2.電容器老化試驗一般采用高溫電壓老化。這種方法是：在電容器最高額定工作溫度下施加額定電壓，持續(xù)96～100 h，以剔除因介質(zhì)有缺陷而造成擊穿和短路的產(chǎn)品。例如，有機薄膜電容器介質(zhì)中的針孔、疵點和導(dǎo)電微粒，在高溫電壓老化中會導(dǎo)致電容器短路失效；有嚴重缺陷的液體鉭電解電容器在高溫電壓老化時，流經(jīng)缺陷處的短路電流很大，使產(chǎn)品溫度驟然升高。電解質(zhì)與焊料迅速氣化，使壓力達到足以使產(chǎn)品遭到破壞的程度。
    對于沒有潛在缺陷的電容器，高溫電壓老化能消除產(chǎn)品中的內(nèi)應(yīng)力，改善介質(zhì)性能，提高電容器的容量穩(wěn)定性。高溫電壓老化能使介質(zhì)有缺陷的金屬化紙介（或塑料箔膜）電容器產(chǎn)生“自愈”，恢復(fù)其性能。
     五、高溫老化注意事項
    1.各種元器件的電應(yīng)力選擇要適當，可以等于或稍高于額定條件，但應(yīng)注意高于額定條件不能引入新的失效機理。例如，有些元器件負荷瞬時超過最大額定值時會立即劣化或擊穿，即使一些劣化的器件以后能暫時工作，其壽命也將會縮短。                
    2.經(jīng)過高溫老化試驗后要求殼溫冷卻到低于35 ℃時才允許給器件斷電。由于在高溫無電場作用下，可動離子能作無規(guī)則運動，使得器件已失效的性能恢復(fù)正常，從而可能會掩蓋其曾經(jīng)失效的現(xiàn)象。
    3.老化試驗后的測試一般要求在試驗結(jié)束后96 h內(nèi)完成。

責任編輯：salmon范