[发明专利]一种塑封光电耦合器贮存寿命预测方法

说明书

本发明提供一种塑封光电耦合器贮存寿命预测方法，它有以下七个步骤：一、确定敏感参数；二、明确物理加速模型；三、确定保持失效机理不变的温度应力；四、开展加速寿命试验；五、试验数据预处理；六、估计物理模型中参数值；七、计算贮存应力下，塑封光耦的寿命。本发明构思新颖，程序简约，可计算贮存状态下塑封光耦的寿命，反应失效机理，可节约成本，解决传统寿命预测不能保证失效机理一致的问题，它在元器件贮存寿命评价领域有广阔的应用前景。

(一)技术领域

本发明提供一种塑封光电耦合器贮存寿命预测方法，属于贮存寿命预测技术领域。

(二)背景技术

塑封光电耦合器(简称塑封光耦)，它包含了光发射器和光探测器单元，以光为媒介通过“电-光-电”转换传递信号，输入端采用红外发光二极管，输出端通常采用三极管。塑封光耦的隔离电压高、单向传输、抗电磁干扰能力强等特点，广泛应用于武器装备中，塑封光耦的寿命直接影响着武器装备可靠性。塑封光耦器件安装在电路板上后，并不会立即投入使用，尤其是战略性的武器装备，更多的时间是放在库房贮存。贮存寿命占寿命周期的重要部分，贮存环境中热应力作用在光耦器件上，短时间内可能引起的变化小，但随着贮存年限的增长，会造成器件的性能参数发生退化，一旦超过允许值，塑封光耦的功能就会发生失效。因此，对于需要长期贮存的塑封光耦，研究其贮存寿命评价方法是十分必要的。

贮存环境中的高温、水汽、盐雾、辐射等都会对元器件的性能造成影响，随着贮存年限的增长，器件内部的结构、材料都会发生变化，待元器件投入使用时，已不能实现原有的功能特性。因此，元器件的贮存寿命是一项非常重要的指标。目前元器件的贮存寿命可以通过两种方法获得，第一种是现场贮存试验，由于元器件可靠性高，贮存年限长，很难在短时间内获得失效数据。第二种是开展加速寿命试验，通过加大试验应力，加快失效的速率，以高应力下的失效数据来预测正常应力下寿命。加速寿命试验持续时间短，经济成本低，是获取元器件贮存寿命常用的方法。而目前对于塑封光耦的贮存寿命的研究并不多，相关的现场贮存试验数据很少，如何对塑封光耦进行寿命预测是一个难题。

塑封光耦的功能是由其性能参数表征的，通过敏感参数失效时间可以对寿命进行预测，在选择敏感参数时应该考虑以下几个方面：第一个是敏感参数应该在器件性能参数中，并且容易测量。第二个敏感参数需要有明显退化趋势，能反映器件贮存状态，而且试验中，敏感参数退化量超过某个值时器件失效。

(三)发明内容

1、目的：本发明的目的是为解决上述问题，提供一种塑封光电耦合器贮存寿命预测方法，它是基于加速物理模型预测的一种方法，可以解决传统寿命预测失效机理一致性无法保证的问题，与传统试验方法相比，采用本发明的寿命预测方法，保持试验中失效机理一致，可缩短试验时间，解约试验成本。

2、技术方案：

本发明一种塑封光电耦合器贮存寿命预测方法，它包括以下几个步骤：

步骤一、确定敏感参数；为了确定塑封光耦的敏感参数，首先开展步进应力预试验；选取塑封光耦试验样品，在开展试验前，测量性能参数的初始值，之后放入高温试验箱进行高温存储；设定初始温度，每隔一段时间取出来再测试一次电性能参数，如果器件没有失效，温度升高15℃，继续进行试验，直到器件失效为止，从而确定敏感参数；

步骤二、明确物理加速模型，由于单个三极管的寿命服从对数正态分布，由多个三级管组成的塑封光耦寿命服从威布尔分布，物理加速模型为lnη＝α+β/T；

步骤三、确定保持失效机理不变的温度应力，加速应力不可以过小，应力过小加速周期长，费用成本高，也不宜过大，应力过大会激发出器件潜在失效机理，改变器件失效的原因，由此得到的失效数据也不能用于计算器件的贮存寿命，所以找到保持器件失效机理不变的温度应力是开展加速寿命试验必不可少的环节；

塑封光耦寿命服从威布尔分布，特征寿命η可以表示为：