在我國傳感器領(lǐng)域該項技術(shù)研究起步較晚，目前開展傳感器可靠性提高工作的模式還比較傳統(tǒng)，即通過常規(guī)的可靠性試驗，測試出產(chǎn)品的可靠性壽命，在可靠性測試出現(xiàn)產(chǎn)品失效后，再考慮設(shè)計上的更改，往往需要很長的時間才能獲得較高的可靠性。
★ 可靠性強化試驗的技術(shù)思想
傳統(tǒng)的可靠性試驗是基于模擬真實環(huán)境的試驗方法，其特點是：模擬真實環(huán)境，考慮設(shè)計寬度，確保試驗過關(guān)。這種試驗方法周期長、試驗費用高；而可靠性加速試驗的目的只是識別及量化在使用壽命末期導(dǎo)致產(chǎn)品損耗的失效及其失效機理，而不是暴露產(chǎn)品的缺陷，與傳統(tǒng)的可靠性試驗相比不產(chǎn)生新的失效機理。
可靠性強化試驗突破了傳統(tǒng)可靠性試驗的技術(shù)思路，將快速激發(fā)缺陷的試驗機理引入到可靠性試驗中。在產(chǎn)品設(shè)汁階段，通過施加強化的環(huán)境和工作來進行可靠性試驗，激發(fā)產(chǎn)生故障和暴露設(shè)計中的薄弱環(huán)節(jié)，以暴露與產(chǎn)品設(shè)汁有關(guān)的早期失效故障，便于修改設(shè)計。這樣就可以大大縮短試驗時間，提高試驗效率，降低試驗費用。采用這種方法獲得的可靠性要比傳統(tǒng)的方法高得多，更重要的是，可在短時間內(nèi)獲得早期可靠性，而不像傳統(tǒng)方法那樣需要進行長時間的可靠性增長。
可靠性強化試驗是破壞性試驗，目的是要引起失效，試驗樣品針對少量的抽樣產(chǎn)品進行，進行試驗的時間設(shè)在設(shè)計周期的末期，設(shè)計、材料、元器件和工藝等都準備就緒。
★ 硅壓力傳感器的失效原理
根據(jù)可靠性試驗研究結(jié)果統(tǒng)計，硅壓力傳感器失效模式主要有以下幾種形式：參數(shù)漂移（零點時漂、溫度漂移）、絕緣性能降低、芯體滲漏、膜片破裂、焊縫裂紋、鍵合點斷開、內(nèi)部元器件脫落、外引線斷開、參數(shù)退化等。采用常規(guī)的溫度、機械、通電老化試驗，可以使部分問題得到改觀，但由于常規(guī)試驗難以暴露存在的全部缺陷，也就無法從根本上實現(xiàn)傳感器的高可靠性。
硅壓力傳感器失效模式及失效比例統(tǒng)計結(jié)果表明，由溫度和濕度等環(huán)境因素變化引起失效占有較大的份額。這類問題的出現(xiàn)，主要是芯片表面吸附水分子膜后發(fā)生電化學腐蝕造成的，芯片與焊料、鍵合點界面等都可能發(fā)生電化學腐蝕，這些水分子主要來源于封裝材料固有吸潮性，還有外界引入的潮氣，無論是哪種吸潮方式，吸潮機理的吸潮速率方程均為式中：Cw為t時刻材料吸收水分子的濃度；C∞為材料吸收水分子的飽和濃度；Vm為材料吸潮速率常數(shù)。從硅壓力傳感器常規(guī)的濕熱試驗中發(fā)現(xiàn)，溫度越高，水分子的滲透速率越快，材料壽命越短，即Vm是溫度T的函數(shù)。式中：A為相對濕度100％時的常數(shù)；△E為失效激活能；k為玻爾茲曼常數(shù)。這樣的情況下，芯體的電極電位在應(yīng)力作用下就會發(fā)生改變，這種電位的改變是式中：M為原子量；σ為施加的應(yīng)力值；Y為楊式模量；σ為密度；F為法拉第常數(shù)；n為參與電化學反應(yīng)的分子數(shù)；Z為強度-應(yīng)力耦合因子。這種腐蝕會增加微裂紋的變化速度，加劇某些位移的應(yīng)力導(dǎo)致傳感器加速失效。芯體在制造過程中造成的位錯、劃痕、微裂紋、損傷等缺陷，在外載荷應(yīng)力的作用下會發(fā)生局部晶格結(jié)構(gòu)的滑動帶變化，當應(yīng)力超過強度極限或發(fā)生累積效應(yīng)時，就會導(dǎo)致芯體滲漏甚至膜片破裂，引起芯體不穩(wěn)定的應(yīng)變-應(yīng)力關(guān)系。則式中：FS為屈服載荷；A0為初始橫截面面積；σS為屈服應(yīng)力。當外部環(huán)境產(chǎn)生的應(yīng)力大于或接近芯體的屈服應(yīng)力，將會導(dǎo)致芯體加速失效。
★ 結(jié)束語
傳感器技術(shù)是目前發(fā)展最迅速的高新技術(shù)之一，其技術(shù)水平直接影響信息系統(tǒng)和工業(yè)自動化的技術(shù)水平。傳感器可靠性技術(shù)是與傳感器設(shè)計、生產(chǎn)技術(shù)同步發(fā)展的一項重要基礎(chǔ)技術(shù)。新的市場觀念是，產(chǎn)品不僅要有良好的性能指標，更需要在產(chǎn)品的設(shè)計全壽命期內(nèi)有很高的可靠性?？煽啃詮娀囼炞鳛橐环N新型的試驗技術(shù)，效率高、成本低，可以從根本上提高硅壓力傳感器的固有可靠性，快速獲得早期高可靠性，從而大大縮短產(chǎn)品研制時間，加快新產(chǎn)品投放市場的速度，提高產(chǎn)品的市場占有率和競爭力。
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