关于激活能Ea 的几点困惑

silvhua

我们是做液晶显示模块的，是半导体产品，典型的构成是：TFT（薄膜三极管）PANEL，集成电路IC和软性线路板（FPC，上有电容电阻元器件若干）和LED背光及膜类，胶架或铁架。
为计算MTBF，我们需要用到激活能Ea，我们没有这方面的参数，只能根据半导体材料的特性去估算（一般按照电子迁移估取0.5~0.7eV）。但在实际计算过程中往往遇到许多困惑。
1）我们的产品，如上构成中不仅包括半导体元件也包括薄膜/胶架/铁架等材料，但Ea一般是针对半导体材料的，我们成品模组计算MTBF时是否可以忽略非半导体材料的影响？一般试验中，发现胶架和铁架交少出现失效，但是背光里面的膜类容易出现褶皱，我们是定义为严重皱褶为失效的。

2）我们发现，试验条件和产品在试验中出现失效的关系是高温存放试验(80°C)<高温运行（70°C）<高温高湿（50°C，90%RH，存放）<高温高湿存放（85°C，85%RH）。即一般在高温存放和高温运行试验条件下几乎不能发现失效，但在高温高湿条件下，在高温试验时间的一半甚至更短些就能发现失效。因此，我们认为高温高湿条件对试验的加速情况明显。但如果我们用同样的激活能通过阿伦纽斯方程去计算（即使考虑湿度之比的2.5~3次方），不能体现出高温高湿折算到常温常湿比高温试验加速差别显著的情况。
因此，为体现这种加速因子的差异，一般我在计算MTBF时，是根据不同的试验条件取不同的Ea，以便得到显著差异的加速AF因子。比如，高温存放我们取Ea为0.6，高温运行我们取Ea为0.6，高温高湿50/90我们取Ea为0.7，85/85我们取Ea为0.9ev。
我们的问题是，Ea的定义应当是电子迁移相关的能量，好像定义里面没有体现试验条件有关的因素，因此应当是固定才对？针对不同的试验条件取不同的Ea是否是可行的？

3）接上一个话题，为了不采取估算的方式来获得Ea，一般的资料介绍有通过试验的方式来计算Ea的方法。比如投入一定数量的样品，在高于实际使用的条件下做两~三种高温加速条件，通过方程计算出Ea。请问这时选取的试验条件是否需要超出产品的SPEC高温上限？比如产品一般使用条件是25°C，高温存储最高为80，运行为70°C，那么是否有一种试验条件必须超出80或70°C？
还有这种方法一般只有高温条件的，因此计算出来的Ea是否应该是只适合高温条件的加速试验MTBF计算？
如果是高温高湿条件下，明显是比高温要加速明显的，那通过高温高湿试验来折算时，上述通过高温试验计算出来的Ea还能用吗？

先行谢过了！

xxex

第2条不可行，材料一定则Ea取值是一定的。楼主没有考虑湿度的加速导致实验结果在不同湿度环境下的结果差异显著。

silvhua

xxex发表于2016-10-1115:41
第2条不可行，材料一定则Ea取值是一定的。楼主没有考虑湿度的加速导致实验结果在不同湿度环境下的结果差异...

谢谢你的回复。我看一般的介绍资料都是取不同的高温条件来计算激活能的，没有考虑到湿度的影响。我们的产品是半导体电子产品，能否给介绍一下该如何设计实验来计算激活能呢？非常感谢！

silvhua

另外，好像Ea是和失效机理相关的一个参数。如果是这样理解，那么，是否可以认为纯高温和高温高湿的条件Ea可以不同？

另，实际计算时，我们
高温模型用阿伦纽斯方程来计算（这里不再列公式）
高温高湿模型在高温模型前乘了(Rt/Rn)^2.5---Rt表示试验时湿度，Rn表示使用时湿度。

rocky71

Ea對機械件是否有用？

yangdian

1. 失效模式不变的话，可以超出规格书使用温度。但前提是：失效模式不改变！！！

2. Ea一般是稳定的，各种论文表示只要不超过200度或者300度（不太记得了，但肯定不是普通使用温度），激活能不会改变，因此你需要考虑的是湿度因素。

3. 另外你要考虑不同湿度下的电流或功耗是否发生了变化？作为电应力考虑进去。

hjy125

我个人觉得，书本以及论文上面论述的关于激活能的说法，只是提供理论支撑。在使用过程中，最好的办法是还是要根据你们公司的产品使用数据或者你说的高温高湿试验结果，反过来推算激活能应该取多少，我觉得这个更有说服力。一般情况下，如果材料确定，失效机理明确，那么我们取的激活能一般是稳定的，但是也是一个范围值，建议用你们公司自己的数据反推算出来更合适（你们的数据应该很多，这个应该容易实现）