电子元器件的可靠性测试与评估技术分析

张建

摘要：针对装配机器人控制轨迹跟随性不好,提出了基于机器人关节跟随策略的电子元器件装配柔顺控制模型。 将装配机器人关节相对角度误差和相对角速度误差作为控制系统的状态变量,并设计机械臂三关节跟随控制器,使用 Matlab/Simulink 对上述电子元器件装配柔顺控制模型进行分析并验证三关节跟随控制器的有效性。 仿真结果表明,基于机器人关节跟随策略的电子元器件装配柔顺控制模型比传统 PID 控制系统模型精度误差显著减少,控制在 0. 05rad 以内,能更有效地解决装配精度误差偏大的问题,同时结合机械臂三关节跟随控制方法,增强了电子元器件装配系统的稳定性,保证电子元器件机器人装配的质量。

关键词：电子元器件；可靠性测试；评估技术

引言

电子器件的可靠性测试与评估技术是电子产品的重要保障，也是电子工业的关键环节之一。该技术可以有效地发现元器件的潜在问题，提高其可靠性指标，保证电子产品的可靠性和稳定性。本文将介绍电子器件可靠性测试与评估技术的相关知识，以及其在电子产品制造中的应用。

1电子器件的可靠性评估指标的重要性

电子器件的可靠性评估指标包括失效率、平均失效时间、可靠度、故障率等。其中，失效率是指在一定时间内发生失效的概率，一般用每小时失效数表示；平均失效时间是指平均发生失效的时间间隔；可靠度是指在一定时间内不发生失效的概率；故障率是指在一定时间内发生故障的概率。这些指标能够全面反映电子器件的可靠性水平。相关研究结果的数据分析显示，失效率是评估电子器件可靠性的重要指标之一。以半导体器件为例，其失效率随着使用时间的增加而增加，表现出典型的“浴盆曲线”特征。在使用前期，失效率较高，主要是由于制造过程中的初始缺陷或质量问题导致的；在使用中期，失效率相对较低，主要由于器件的寿命设计和使用环境的影响；在使用后期，失效率又逐渐增加，主要是由于器件老化和劣化引起的。

2电子元器件质量管控关键问题分析

2.1质量相关的工艺流程过于复杂

电子元器件质量与产品整个生命周期存在直接联系，包括原材料质量检验、生产及成品质量检验等诸多环节。对上述环节的控制就是对最终产品质量性能的控制。电子元器件多用于军品、航空器等高精尖设备中，工艺流程更为复杂，期间涉及的各种细小的业务活动都会影响最终产品质量的高低。

2.2检验人员检验任务量大

电子元器件属于典型的多品种、小批量生产方式。每批次生产的电子元件产品数量可能很少，但因为企业总订单量巨大及高精尖设备极为严格的质量控制，所以在对产品进行质量检验时需要重复诸多工序。目前来说，电子元件生产企业中检验人员占企业总员工人数比重较多，产品大量堆积、检验时效性差等问题增加了企业的库存成本。而且在半成品及成品长期堆积的过程中，许多不必要的质量问题也由此产生。在这种过于繁重的检验任务下，检验人员对产品的质量管控更多停留在表层，无法明确生产过程中的细小问题。

2.3数据无法实时共享

现阶段，企业对电子元件生产信息的获取较为依赖纸质文档传递，数据流动性差、数据共享性不高。部门间的生产质量信息获取时效性低，难以对其中产生的质量问题进行精准解决，不利于企业的质量管理与质量控制。

3电子器件的可靠性测试技术方法

3.1加速寿命测试

电子器件的可靠性测试技术方法包括了环境应力加速试验、退化加速试验、可靠性抽样试验等。其中，环境应力加速试验是最常用的方法之一，它可以通过增加应力来加速元器件的失效，以便更快地评估其可靠性水平。具体来说，环境应力加速试验通常采用高温、高湿、高压、高电场等方式来加速元器件的失效。通过在不同的环境条件下进行测试，可以模拟元器件在不同工作环境下的失效情况，从而更加准确地评估其可靠性水平。退化加速试验是一种通过人工加速元器件老化过程的方法，通常采用高温老化、高电压老化等方式。通过加速老化过程，可以更快地评估元器件的寿命和可靠性水平。例如，某型号的电容器在常温下使用寿命为10年，但在60℃下使用寿命只有2年。在进行退化加速试验时，可以将电容器暴露在60℃的高温环境下进行测试，从而模拟出其在10年时间内的老化情况。

3.2退化度量方法

退化度量方法是通过对元器件的退化特征进行监测和分析，来评估其寿命和可靠性水平的方法。常见的退化度量方法包括了电学参数监测、物理特性监测、化学特性监测等。其中，电学参数监测是最常用的方法之一，它可以通过测量元器件的电学特性来评估其退化情况。例如，半导体器件的漏电流、击穿电压等参数可以反映其退化程度。物理特性监测则是通过测量元器件的尺寸、形态、重量等特性来评估其退化情况。化学特性监测则是通过测量元器件的化学成分、材料组成等特性来评估其退化情况。通过电学参数监测可以更加准确地评估元器件的退化情况。例如，某型号的电容器在使用过程中，其电容值会随着时间的增加而逐渐下降。通过对多个样品进行测试，可以得到如下的数据：在1 000h内。

3.3失效分析方法

失效分析是通过对元器件失效原因进行分析，来识别和解决元器件故障的方法。常见的失效分析方法包括了物理分析、化学分析、电学分析等。其中，物理分析是最常用的方法之一，它可以通过对失效元器件的物理特性进行分析，来确定失效原因。例如，对失效的半导体器件进行显微镜观察、扫描电子显微镜观察等，可以确定其失效原因是金属线断裂、极耳脱落等。化学分析则是通过对失效元器件的化学成分、材料组成等特性进行分析，来确定失效原因。例如，对失效的电容器进行化学成分分析，可以确定其失效原因是电解液蒸发、电极腐蚀等。电学分析则是通过对失效元器件的电学特性进行分析，来确定失效原因。

3.4自动识别数据采集技术

自动识别技术经过长时间发展后，已发展出如 RFID、条形码技术、二维码技术、光学符号识别技术等多种先进技术，与几何计算机设备、光电、机电等通讯技术融合后得以形成一种快速准确的识别系统。在现代电气元器件产品生产现场中，应用最广泛、识别最精准的技术为条码技术，其对计算机数据录入速度慢、数据出错率高等问题进行了有效整改。RFID 技术作为一种利用射频信号对目标对象进行数据识别的关键技术，能够实现对电子元器件的非接触自动识别与采集，其主要由电子标签、阅读器、终端设备及发射天线等设备组成。电子标签是一种对识别物体编码数据的存储载体，也是识别物体信息的平台。阅读器设备主要是对电子标签信息进行解析的终端设备，对信息进行解析后能够自动上传至计算机设备中，从而实现对物体信息的全面处理。

结语

综上所述，本文主要从电气元器件质量管控涉及的环节出发，对相关业务活动进行研究。从原材料质量控制、产品制造过程质量管控及成品质量管控三方面对电子元器件质量管控的关键技术进行阐述，主要包括质量信息采集技术、面向对象的质量信息建模技术及质量信息管理系统设计，从而为电子元器件质量管控提供助力。

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