Вообще говоря, тесты, проводимые для оценки и анализа надежности электронных продуктов, называются тестами надежности. Чтобы спрогнозировать качество продукта с момента его выхода с завода до конца срока службы, после выбора воздействия на окружающую среду, очень похожего на рыночную среду, основная цель - установить уровень воздействия на окружающую среду и время применения. заключается в том, чтобы правильно оценить надежность продукции в кратчайшие сроки.
Испытание надежности предназначено для определения того, соответствуют ли изделия, прошедшие квалификационное испытание на надежность и переданные в серийное производство, установленным требованиям надежности в заданных условиях, а также для проверки того, изменяется ли надежность изделия в зависимости от процесса, оснастки, рабочего процесса, и детали в ходе массового производства. Снижение связано с изменением качества и другими факторами. Только благодаря этому можно доверять эксплуатационным характеристикам продукта и обеспечивать превосходное качество продукции.
Классификация испытаний надежности электронных изделий
01. Экологическое испытание
В некоторых монографиях по надежности образцы помещаются в естественные или искусственно смоделированные условия хранения, транспортировки и рабочей среды, что в совокупности называется экологическими испытаниями. Они используются для оценки производительности продуктов в различных средах (вибрация, удары, центрифугирование, температура, термический удар, приливы). Способность адаптироваться к таким условиям, как солевой туман, низкое давление воздуха и т. д., является одним из важных испытаний. методы оценки надежности продукции.Как правило, существуют следующие типы:
(1) Стабильность выпечки, то есть испытание на хранение при высокой температуре.
Цель испытания: оценить влияние хранения при высоких температурах на продукцию без применения электрического напряжения. Изделия с серьезными дефектами находятся в неравновесном состоянии, которое является нестабильным состоянием. Процесс перехода из неравновесного состояния в равновесное — это не только процесс, вызывающий выход изделий из строя с серьезными дефектами, но и переходный процесс, переводящий изделия из неустойчивого состояния в стабильное. .
Этот переход обычно представляет собой физическое и химическое изменение, его скорость соответствует формуле Аррениуса и экспоненциально увеличивается с температурой. Целью высокотемпературного стресса является сокращение времени этого изменения. Поэтому данный эксперимент можно рассматривать как процесс стабилизации характеристик продукта.
Условия испытаний: Обычно выбирают постоянную температурную нагрузку и время выдержки. Диапазон температурных напряжений микросхемы составляет от 75 до 400 градусов, а время испытания составляет более 24 часов. До и после испытания испытуемый образец должен быть помещен на определенный период времени в стандартную испытательную среду с температурой 25±10 градусов и давлением воздуха 86 кПа ~ 100 кПа. В большинстве случаев тест конечной точки необходимо завершить в течение определенного времени после теста.
(2) Испытание температурного цикла
Цель испытания: оценить способность продукта выдерживать определенную скорость изменения температуры, а также его способность выдерживать экстремально высокие и экстремально низкие температуры. Его устанавливают исходя из термомеханических свойств изделия. Когда материалы, из которых состоят компоненты продукта, плохо сочетаются с температурой или внутреннее напряжение компонента велико, испытание температурным циклом может привести к выходу продукта из строя, вызванному ухудшением механических структурных дефектов. Например, утечка воздуха, поломка внутреннего провода, трещины на чипе и т. д.
Условия испытаний: Проводятся в газовой среде. Он в основном контролирует температуру и время, когда продукт находится при высоких и низких температурах, а также скорость преобразования состояния высокой и низкой температуры. Циркуляция газа в испытательной камере, положение датчика температуры и теплоемкость приспособления — все это важные факторы для обеспечения условий испытаний.
Принцип контроля заключается в том, что температура, время и степень конверсии, необходимые для проведения теста, относятся к тестируемому продукту, а не к местной среде проведения теста. Время переключения микросхемы должно быть не более 1 минуты, а время выдержки при высокой или низкой температуре - не менее 10 минут; низкая температура составляет -55 градуса или -65-10 градуса, а высокая температура колеблется от 85+10 градуса до 300+10 градуса.
(3) Испытание на термический удар
Цель испытания: Оценить способность изделия выдерживать резкие изменения температуры, то есть выдерживать большие скорости изменения температуры. Испытание может привести к выходу изделия из строя из-за механических структурных дефектов и износа. Цель испытания на термический удар и испытания на температурный цикл в основном одинаковы, но условия испытания на термический удар гораздо более суровы, чем испытания на температурный цикл.
(4) Испытание низким давлением
Цель испытания: оценить способность продукта адаптироваться к рабочей среде с низким давлением (например, к работе на большой высоте). Когда давление воздуха снижается, прочность изоляции воздуха или изоляционных материалов ослабляется; легко произойдет коронный разряд, повышенные диэлектрические потери и ионизация; снижение давления воздуха ухудшит условия отвода тепла и повысит температуру компонентов. Эти факторы приведут к тому, что испытуемый образец потеряет свои заданные функции в условиях низкого давления, а иногда и приведет к необратимому повреждению.
Условия испытания: образец, подлежащий испытанию, помещают в герметичную камеру, прикладывают указанное напряжение, а температуру образца необходимо поддерживать в диапазоне {{0}},0 градусов за 20 минут до давление в герметичной камере снижается до окончания испытания. В герметичной камере снижается давление от нормального до заданного давления воздуха, а затем возвращается к нормальному давлению, и во время этого процесса контролируется, может ли испытуемый образец работать нормально. Частота напряжения, подаваемого на тестовый образец микросхемы, находится в диапазоне от постоянного тока до 20 МГц. Возникновение коронного разряда на клемме напряжения считается неисправностью. Значение низкого давления теста соответствует высоте и разделено на несколько уровней. Например, значение давления воздуха на уровне А при испытании микросхемы низким давлением составляет 58 кПа, а соответствующая высота — 4572 м. Значение давления воздуха на уровне E составляет 1,1 кПа, а соответствующая высота — 30480 м и т. д.
(5) Испытание на устойчивость к влажности
Цель испытаний: Оценить способность микросхем противостоять распаду во влажных и жарких условиях путем приложения ускоренных напряжений. Он разработан для типичного тропического климата. Основными механизмами разрушения микросхем во влажных и жарких условиях являются коррозия, вызванная химическими процессами, и физические процессы, вызванные погружением, конденсацией и замерзанием водяного пара, вызывающие рост микротрещин. Испытание также проверяет возможность возникновения или обострения электролиза в материалах, составляющих микросхему, во влажных и горячих условиях. Электролиз изменит сопротивление изоляционного материала и ослабит его способность противостоять пробою диэлектрика.
Условия испытаний: Существует два типа испытаний на горячую вспышку, а именно переменная проверка на горячую вспышку и постоянная проверка на горячую вспышку. Испытание на горячую вспышку требует, чтобы испытуемый образец находился в диапазоне относительной влажности от 90% до 100%. Требуется определенный период времени (обычно 2,5 часа), чтобы поднять температуру с 25 до 65 градусов и поддерживать ее более 3 часов; а затем снова. В диапазоне относительной влажности от 80% до 100% в течение определенного периода времени (обычно 2,5 часа) температура понизится с 6 градусов до 25 градусов. После еще одного такого цикла снизьте температуру при любой влажности. до -10 градусов и держите его более 3 часов, прежде чем вернуться в состояние, когда температура составляет 25 градусов, а относительная влажность равна или превышает 80%. На этом завершается цикл изменений крови с приливами, который занимает около 24 часов.
Как правило, для испытания на влагостойкость необходимо выполнить вышеупомянутый большой цикл попеременных приливов 10 раз. Во время испытания к испытуемому образцу прикладывают определенное напряжение. Объем воздухообмена в минуту в испытательной камере должен превышать объем испытательной камеры более чем в 5 раз. Образец, подлежащий испытанию, должен быть подвергнут неразрушающему контролю на герметичность.
(6) Испытание в солевом тумане
Цель испытания: использовать ускоренный метод для оценки коррозионной стойкости открытых частей компонентов в условиях солевого тумана, влажности и жары. Он предназначен для тропического морского или морского климата. Компоненты с плохой структурой поверхности будут вызывать коррозию открытых частей под воздействием солевого тумана, влажности и жары.
Условия испытания: Испытание в солевом тумане требует, чтобы части испытуемого образца, подвергающиеся воздействию в разных направлениях, находились в одинаковых заданных условиях с точки зрения температуры, влажности и скорости отложения соли. Этому требованию отвечают минимальное расстояние между образцами, помещенными в испытательную камеру, и угол, под которым образцы размещаются.
Температура испытания: Общие требования составляют (35+-3)°C, а скорость отложения солей в течение 24 часов составляет 2X104 мг/м2~5X104 мг/м2. Скорость отложения солей и влажность определяются температурой и концентрацией соляного раствора, создающего солевой туман, и потока воздуха, проходящего через него. Пропорция кислорода и азота в потоке воздуха должна быть такой же, как и в воздухе.
Время испытания: обычно делится на 24 часа, 48 часов, 96 часов и 240 часов.
(7) Испытание на облучение
Цель испытаний: Оценить работоспособность микросхемы в условиях облучения частицами высоких энергий. Попадание частиц высокой энергии в микросхемы вызовет изменения в микроструктуре, приводящие к появлению дефектов или генерации дополнительных зарядов или токов. Это приводит к ухудшению параметров микросхемы, блокировке, перевороту цепи или скачку тока, вызывающему перегорание и выход из строя. Облучение сверх определенного предела может привести к необратимому повреждению микросхем.
Условия испытаний: Испытания на облучение микросхем в основном включают нейтронное облучение и гамма-излучение. Далее он подразделяется на тест облучения общей дозой и тест облучения мощности дозы. При испытаниях на мощность дозы облучения все тестируемые микросхемы облучаются в виде импульсов. При испытании строка доз и общая доза облучения должны строго контролироваться с учетом разных микросхем и разных целей испытаний. В противном случае образец будет поврежден из-за превышения предельного уровня облучения или искомое пороговое значение не будет получено. Радиационные испытания должны предусматривать меры безопасности для предотвращения травм человека.
02.Жизненный тест
Испытание на долговечность является одним из наиболее важных и основных пунктов испытаний на надежность. Он подвергает продукт особым условиям испытаний, чтобы изучить изменения его отказов (повреждений) с течением времени. Благодаря испытанию на срок службы мы можем понять характеристики срока службы продукта, характер отказов, интенсивность отказов, средний срок службы и различные режимы отказов, которые могут возникнуть во время испытания на срок службы. В сочетании с анализом отказов можно дополнительно уточнить основные механизмы отказа, приводящие к отказу продукта, что может служить основой для проектирования надежности, прогнозирования надежности, улучшения качества новой продукции и определения разумных скрининговых и плановых (гарантийных) испытаний. условия.
Если с целью сокращения времени испытаний испытание можно провести, увеличивая нагрузку без изменения механизма разрушения, то это ускоренное испытание на долговечность. Уровень надежности продукции можно оценить посредством ресурсных испытаний, а уровень надежности новой продукции можно повысить посредством обратной связи по качеству.
Цель ресурсного испытания: Оценить качество и надежность изделия в заданных условиях и в течение всего времени работы. Чтобы результаты испытаний были более репрезентативными, количество протестированных образцов должно быть достаточным.
Условия испытаний: Испытание на срок службы микросхемы разделено на испытание на долговечность в установившемся режиме, испытание на прерывистую работу и испытание на имитацию срока службы.
Испытание на долговечность в установившемся режиме — это испытание, которое необходимо проводить на микросхемах. Во время испытания на испытуемый образец необходимо подавать соответствующую мощность, чтобы поддерживать его в нормальном рабочем состоянии. Температура окружающей среды при испытаниях на долговечность в устойчивом состоянии по национальному военному стандарту составляет 125°C, а время - 1000 часов. Ускоренное тестирование может повысить температуру и сократить время.
Температура корпуса силовой микросхемы, как правило, больше температуры окружающей среды. Во время испытания температура окружающей среды может поддерживаться ниже 125 градусов. Температура окружающей среды или температура корпуса при испытании на долговечность микросхемы в установившемся режиме должна быть основана на том, что температура перехода микросхемы равна номинальной температуре перехода.
Прерывистый тест на ресурс требует отключения проверяемой микросхемы на определенной частоте или внезапной подачи напряжения и сигнала смещения. Остальные условия испытаний такие же, как и при испытании на долговечность в установившемся режиме.
Моделируемое испытание на срок службы представляет собой комбинированное испытание, имитирующее среду применения схемы. Его комбинированные нагрузки включают четыре стресс-теста на механическое воздействие, влажность и низкое давление: четыре механических, температурных, влажностных и электрических стресс-теста и т. д.
03. Скрининговый тест
Скрининговое тестирование — это неразрушающий тест, который полностью проверяет продукт. Цель состоит в том, чтобы выбрать продукты с определенными характеристиками или исключить продукты, которые выходят из строя на ранней стадии, чтобы повысить надежность продукта. В процессе производства продукции из-за дефектов материалов или вышедших из-под контроля процессов в некоторых изделиях возникают так называемые ранние дефекты или отказы. Если эти дефекты или неисправности можно устранить на ранней стадии, уровень надежности продукта может быть гарантирован при фактическом использовании.
Характеристики проверочных тестов на надежность:
1. Этот вид теста является не выборочным, а 100% тестом;
2. Это испытание может повысить общий уровень надежности сертифицированной продукции, но не может улучшить внутреннюю надежность продукта, то есть не может увеличить срок службы каждого продукта;
3. Эффект скрининга нельзя оценить просто по показателю исключения скрининга. Высокая скорость устранения может быть связана с серьезными дефектами в конструкции, компонентах, процессах и т. д. самого продукта, но также может быть связана со слишком высокой интенсивностью скринингового стресса.
Низкий уровень исключения может быть обусловлен небольшим количеством дефектов продукта, но также может быть вызван интенсивностью скринингового стресса и недостаточным временем испытаний. Качество метода скрининга обычно оценивается по показателю исключения скрининга Q и значению эффекта скрининга B: разумный метод скрининга должен иметь большое значение B и умеренное значение Q.
04Полевые испытания
Вышеуказанные различные испытания проводились путем моделирования полевых условий. Из-за ограничений условий оборудования при имитационных испытаниях к изделию часто можно приложить только одно напряжение, а иногда можно применить и двойное напряжение. Это сильно отличается от реальных условий эксплуатации и, следовательно, не позволяет правдиво и всесторонне раскрыть качество продукта. Испытания при эксплуатации в полевых условиях отличаются тем, что они проводятся на месте использования и могут наиболее точно отразить надежность продукта. Полученные данные имеют большое значение для прогнозирования, проектирования и гарантии надежности продукции. Испытания при эксплуатации в полевых условиях играют большую роль в разработке планов испытаний на надежность, проверке методов испытаний на надежность и оценке точности испытаний.
05 Идентификационный тест
Квалификационное тестирование – это испытание, проводимое с целью оценки уровня надежности изделия. Это план выборки, разработанный на основе теории выборки. Квалификационные испытания проводятся в условиях, обеспечивающих отсутствие браковки производителями продукции, соответствующей стандартам качества.
Квалификационные испытания надежности делятся на две категории: одна — квалификационные испытания надежности продукции, а другая — квалификационные испытания надежности процесса (включая материалы).
Квалификационные испытания надежности продукции обычно проводятся после завершения разработки и производства новой продукции. Цель состоит в том, чтобы оценить, полностью ли показатели продукта соответствуют проектным требованиям, а также оценить, соответствует ли продукт заранее установленным требованиям надежности. Содержание теста в целом соответствует проверке соответствия качества. Выполняются все четыре группы испытаний A, B, C и D, а изделия, к которым предъявляются требования по интенсивности радиационной стойкости, также подлежат испытаниям группы E. Квалификационные испытания надежности также необходимы в случае существенных изменений в конструкции, конструкции, материалах или процессах производства продукции.
Квалификационное испытание надежности процесса (включая материалы) используется для оценки того, могут ли возможности выбора и контроля материалов и процессов производственной линии обеспечить качество и надежность выпускаемой продукции, а также может ли она соответствовать требованиям определенного уровня обеспечения качества. .
06.Другие
(1) Испытание постоянного ускорения
Целью этого испытания является оценка способности схемы выдерживать постоянное ускорение. Он позволяет выявить неисправности, вызванные низкой структурной прочностью микросхемы и механическими дефектами. Например, выпадение чипа, разрыв внутренней цепи, деформация корпуса трубки, утечка воздуха и т. д.
Условия испытаний: Постоянное ускорение более 1 мм прикладывается в направлении удаления микросхемы, направлении сжатия и направлении, перпендикулярном этому направлению. Диапазон значений ускорения обычно составляет от 49 000 м/с:-1225000м/сВ5 000~125 000z). Во время испытания корпус микросхемы должен быть жестко закреплен на постоянном ускорителе.
(2) Испытание на механический удар
Целью данного теста является оценка способности микросхемы противостоять механическим ударам. То есть оценивается способность микросхемы выдерживать внезапное воздействие. Микросхемы могут подвергаться внезапному напряжению при погрузке, разгрузке, транспортировке и работе на объекте. Например, микросхемы будут подвергаться внезапному механическому воздействию при падении или столкновении. Эти напряжения могут привести к выпадению микросхем микросхем, раскрытию внутренних выводов, деформации корпусов трубок, утечкам воздуха и другим неисправностям.
Условия испытаний: Во время испытания корпус микросхемы должен быть жестко закреплен на основании стенда, а внешние выводы должны быть защищены. Пять полусинусоидальных механических ударных импульсов прикладывают к каждому из направлений выброса микросхемы, направления прессования и направления, перпендикулярного этому направлению. Диапазон значений пикового ускорения ударного импульса обычно составляет 4900м/с2~294 000м/с2 (500г~30000г). Длительность импульса составляет 0,1 мс-1,0 мс, а допустимое искажение не превышает 20 % от пикового ускорения.
(3) Испытание на механическую вибрацию
Существует четыре основных типа испытаний на вибрацию, а именно испытание на вибрацию с качающейся частотой, испытание на вибрационную усталость, испытание на вибрационный шум и испытание на случайную вибрацию. Цель - оценить конструктивную прочность и стабильность электрических характеристик микросхем в различных условиях вибрации.
Тест на вибрацию с разверткой по частоте заставляет микросхему вибрировать с постоянной амплитудой, а ее пиковое значение ускорения обычно делится на три уровня: 196 м/с: (20e), 490 м/с2 (50g) и 686 м/с2 (70g). Частота вибрации меняется со временем в диапазоне от 20 Гц до 2000 Гц. Время, необходимое для перехода частоты вибрации от 20Гц до 2 000Гц и обратно до 20Гц, составляет не менее 4мм, причем это необходимо сделать пять раз в трех взаимно перпендикулярных направлениях (одно из которых перпендикулярно чипу) .
Испытание на вибрационную усталость также требует, чтобы микросхема вибрировала с постоянной амплитудой, но ее частота вибрации фиксирована, обычно от десятков до сотен Гц, а ее пики ускорения обычно делятся на 196 мс2 (20 г), 490 м/с2 (50 г) и 686 мс2 ( 70г) Третья передача. Выполните это один раз в каждом из трех направлений, перпендикулярных друг другу (одно направление перпендикулярно чипу), и время на каждый раз составляет примерно 32 часа.
Условия испытаний на случайную вибрацию призваны моделировать вибрации, которые могут возникать в различных современных полевых условиях. Амплитуда случайных колебаний имеет распределение Гаусса. Связь между спектральной плотностью ускорения и частотой специфична. Диапазон частот от десятков до 2000Гц.
Условия испытания на вибрацию и шум в основном такие же, как и при испытании на вибрацию. Когда микросхему заставляют вибрировать с постоянной амплитудой, ее пиковое значение ускорения обычно составляет не менее 196 м/с2 (20g). Частота вибрации изменяется логарифмически со временем в диапазоне от 20 Гц до 2000 Гц. Время, необходимое для перехода частоты вибрации от 20Гц до 2000Гц и обратно до 20Гц, составляет не менее 4 минут, причем сделать это следует один раз в трех взаимно перпендикулярных направлениях (одно из которых перпендикулярно чипу).
Но микросхема должна подавать заданные напряжение и ток. Во время испытания проверьте, превышает ли максимальное выходное шумовое напряжение при указанном сопротивлении нагрузки указанное значение.