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常见可靠性试验及其试验条件

发布时间:2022-09-20 热度:

一般来说为了评价分析电子产品可靠性而进行的试验称为可靠性试验,是为预测从产品出厂到其使用寿命结束期间的质量情况,选定与市场环境相似度较高的环境应力后,设定环境应力程度与施加的时间,主要目的是尽可能在短时间内,正确评估产品可靠性。


可靠性试验是为了确定已通过可靠性鉴定试验而转入批量生产的产品在规定的条件下是否达到规定可靠性要求,验证产品的可靠性是否随批量生产期间工艺,工装,工作流程,零部件质量等因素的变化而降低。只有经过这些,产品性能才是可以信任的,产品的质量才是过硬的。


电子产品可靠性试验分类


01. 环境试验


部分可靠性专著把样品置于自然或人工模拟的储存、运输和工作环境中的试验统称为环境试验,是考核产品在各种环境(振动、冲击、离心、温度、热冲击、潮热、盐雾、低气压等)条件下的适应能力,是评价产品可靠性的重要试验方法之一。一般主要有以下几种:


(1)稳定性烘培,即高温存储试验


试验目的:考核在不施加电应力的情况下,高温存储对产品的影响。有严重缺陷的产品处于非平衡态,是一种不稳定态,由非平衡态向平衡态的过渡过程既是诱发有严重缺陷产品失效的过程,也是促使产品从非稳定态向稳定态的过渡过程。


这种过渡一般情况下是物理化学变化,其速率遵循阿伦尼乌斯公式,随温度成指数增加.高温应力的目的是为了缩短这种变化的时间.所以该实验又可以视为一项稳定产品性能的工艺。


试验条件:一般选定一恒定的温度应力和保持时间。微电路温度应力范围为75℃至400℃,试验时间为24h以上。试验前后被试样品要在标准试验环境中,既温度为25土10℃、气压为86kPa~100kPa的环境中放置一定时间。多数的情况下,要求试验后在规定的时间内完成终点测试。


(2)温度循环试验


试验目的:考核产品承受一定温度变化速率的能力及对极端高温和极端低温环境的承受能力.是针对产品热机械性能设置的。当构成产品各部件的材料热匹配较差,或部件内应力较大时,温度循环试验可引发产品由机械结构缺陷劣化产生的失效。如漏气、内引线断裂、芯片裂纹等。


试验条件:在气体环境下进行。主要是控制产品处于高温和低温时的温度和时间及高低温状态转换的速率。试验箱内气体的流通情况、温度传感器的位置、夹具的热容量都是保证试验条件的重要因素。


其控制原则是试验所要求的温度、时间和转换速率都是指被试产品,不是试验的局部环境。微电路的转换时间要求不大于1min在高温或低温状态下的保持时间要求不小于10min;低温为-55℃或-65-10℃,高温从85+10℃到300+10℃不等。


(3)热冲击试验


试验目的:考核产品承受温度剧烈变化,即承受大温度变化速率的能力。试验可引发产品由机械结构缺陷劣化产生的失效.热冲击试验与温度循环试验的目的基本一致,但热冲击试验的条件比温度循环试验要严酷得多。


(4)低气压试验


试验目的:考核产品对低气压工作环境(如高空工作环境)的适应能力。当气压减小时空气或绝缘材料的绝缘强度会减弱;易产生电晕放电、介质损耗增加、电离;气压减小使散热条件变差,会使元器件温度上升。这些因素都会使被试样品在低气压条件下丧失规定的功能,有时会产生永久性损伤。


试验条件:被试样品置于密封室内,加规定的的电压,从密封室降低气压前20min直至试验结束的一段时间内,要求样品温度保持在25+-1.0℃的范围。密封室从常压降低到规定的气压再恢复到常压,并监视这‘过程中被试样品能否正常工作,微电路被试样品所施加电压的频率在直流到20MHz的范围内,电压引出端出现电晕放电被视为失效。试验的低气压值是与海拔高度相对应的,并分若干档.如微电路低气压试验的A档气压值是58kPa,对应高度是4572m,E档气压值是1.1kPa,对应高度是30480m等等。


(5)耐湿试验


试验目的:以施加加速应力的方法评定微电路在潮湿和炎热条件下抗衰变的能力,是针对典型的热带气候环境设计的。微电路在潮湿和炎热条件下衰变的主要机理是由化学过程产生的腐蚀和由水汽的浸入、凝露、结冰引起微裂缝增大的物理过程。试验也考核在潮湿和炎热条件下构成微电路材料发生或加剧电解的可能性,电解会使绝缘材料电阻宰发生变化,使抗介质击穿的能力变弱。


试验条件:潮热试验有两种,即文变潮热试验和恒定潮热试验。交受潮热试验要求被试样品在相对湿度为90%~100%的范围内,用一定的时间(‘般2.5h)使温度从25℃上升到65℃,井保持3h以上;然后再在相对湿度为80%一100%的范围内,用一定的时间(—般2.5 h)使温度从6s℃下降到25℃,再进行一次这样的循环后再在任意湿度的情况下将温度下降到一10 c,并保持3h以上‘再恢复到温度为25℃,相对湿度等于或大于80%的状态。这就完成了一次文变潮热的大循环,大约需要24h。


一般一次耐湿试验,上述交变潮热的大循环要进行10次.试验时被试样品要施加—定的电压。试验箱内每分钟的换气量要求大于试验箱容积的5倍。被试样品应该是经受过非破坏性引线牢固性试验的样品。


(6)盐雾试验


试验目的:以加速的方法评定元器件外露部分在盐雾、潮湿和炎热条件下抗腐蚀的能力,是针对热带海边或海上气候环境设计的.表面结构状态差的元器件在盐雾、湘湿和炎热条件下外露部分会产生腐蚀。


试验条件:盐雾试验要求被试样品上不同方位的外露部分都要在温度、湿度及接收的盐淀积速率等方面处于相同的规定条件。这一要求是通过样品在试验箱内放置的相互间的最小距离和样品的放置角度来满足的。


试验温度:一般要求为(35+-3)'C、在24h内盐淀积速率为2X104mg/m2~5X104mg/m2。盐淀积速率和湿度是通过产生盐雾的盐溶液的温度、浓度及流经它的气流决定的,气流中氧气和氮气比份要与空气相同。


试验时间:一般分为24h、48h、96h和240h等。


(7)辐照试验


试验目的:考核微电路在高能粒子辐照环境下的工作能力。高能粒子进入微电路会使微观结构发生变化产生缺陷或产生附加电荷或电流。从而导致微电路参数退化、发生锁定、电路翻转或产生浪涌电流引起烧毁失效。辐照超过某一界限会使微电路产生永久性损伤。


试验条件:微电路的辐照试验主要有中子辐照和γ射线辐照两大类。又分总剂量辐照试验和剂量率辐照试验。剂量率辐照试验都是以脉冲的形式对披试微电路进行辐照的。在试验中要依据不同的微电路和不同的试验目的严格控制辐照的剂量串和总剂量。否则会由于辐照超过界限而损坏样品或得不到要寻求的闽值。辐照试验要有防止人体损伤的安全措施。

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