压敏电阻的环境性能试验,一般包括直流负载老化、交流负载老化、温湿试验、高低温循环和高温存储,直流负载老化试验最难以通过,试验时间都需要1000小时甚至更长,长期占用实验室烤箱等资源,增加了产品开发、工艺变更和出货检验的周期,降低生产效率。
在压敏电阻老化寿命试验中,当温度应力作为主要加速因素时,常使用阿列尼乌斯模型,其经验公式为:
(1)
式中t为器件老化寿命,A为常数,Ea为激活能,K为玻尔兹曼常数,T为热力学温度。经过公式(1)的变换,可以得到公式(2):
(2)
式中τ为加速因子,L0和L1分别是期间在温度T0和T1进行老化试验的寿命,由此可得加速因子主要由器件材料本身激活能所决定。
压敏电阻老化寿命通常由压敏陶瓷片和包封材料所决定。本研究使用的高性能配方压敏陶瓷,使用耐高温硅树脂材料包封后,能在125℃高温直流负载连续5000小时不出现失效。因此,本研究使用的三种环氧树脂包封材料将决定压敏电阻的老化寿命。
在一组压敏电阻样品的老化寿命数据里,相对于平均寿命,客户更关注最小寿命,即N个压敏电阻样品在试验中最先出现失效的时间。这关系到生产商给客户承诺的产品使用寿命。
本研究通过试验计算,得出不同包封材料在125℃和150℃高温直流负载的加速因子,可以用于指导实际生产工作,缩短压敏电阻老化寿命试验的时间,极大地提高生产效率。