电子产品可靠性试验(7页).doc

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1、-电子产品可靠性试验716 可靠性鉴定试验，可靠性定级试验和可靠性维持试验 可靠性鉴定试验分两类一类为产品可靠性鉴定试验，一类为工艺(含材料)的可靠性鉴定试验 产品可靠性鉴定试验一般是在新产品设计定型和生产定型时进行。目的是考核产品的指标是否全面达到了设计要求，考核产品是否达到了预定的可靠性要求。试验的内容一般与质量一致性检验一致，既A、B、c、D四组试验都做，有抗辐射强度规定产品也做要E组试验。当产品的设计、结构、材料或工艺有重大改变时也要做可靠性鉴定试验。 工艺(含材料)的可靠性鉴定试验用于考核生产线对材料和工艺的选择及控制能力是否能保证所制造的产品的质量和可靠性，是否能满足某种质景保证等

2、级的要求 可靠性定级试验。有些产品有可靠性指标即失效串等级或平均无故障时间(MTBF)要求。为确定产品的失效率等级或平均无故障时间所做的试验称可靠性定级试验有可靠性指标产品的标准中都规定了可靠性定级试验的内容、抽样方法和试验判据等为了证实产品已确定的失效率等级的时间有效性，按规定的周期要做町靠性维持试验。环境试验、机械试验和电磁试验的主要内容与目的： 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。而一些主要的标准如美国的MILSTD一883微电路的试验方法和程序和我国的GJB548微电子器件试验方法和程序将施加应力的试验分为环境试验、机械试验和电学试验。奉

3、节的环境试验主要是指旗加与气候条件、辐厢条件和生物条件有关的应力的试验；机械试验主要是指施加与力学应力有关的试验；电磁试验主要介绍施加与电学应力有关的试验。721 环境试验首先介绍与气候条件有关的试验。1.稳定性烘培，即高温存储试验 该试验目的是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

4、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86kPa100kPa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 该试验目的是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

5、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 该试验目的是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。 试验条件：被试样品是置于液体中。主要是控制样品处于高

6、温和低温状态的温度和时间及高低温状态转换的速率。试验箱内液体的流通情况、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。其控制原则与温度循环试验一样，试验所要求的温度、时间和转换速率都是指被试样品，不是试验的局部环境。微电路的转换时间要求不大于lo，：转换时被试样品要在5 min内达到规定的温度；在高温或低温状态下的停留时间要求不小于2 min；高低温条件分为三档，A档为0+2-10100+10-2，B档为一55”llc125+10，c档为-655,0一150+10A档一般用水作载体，B档和C档用过碳氟化合物作载体。作载体的物质不得含有氯和氢等腐蚀性物质或强氧化剂物质。 4低气压试验

7、 该试验目的是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+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

8、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 该试验是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90100的范围内

9、，用一定的时间(般25h)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 该试验日的足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

10、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2X104mgm25X104mgm2。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 4档。 7辐照试验 试验目的是考核微电路在高能粒子辐照

11、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。 8寿命试验 该试验目的是考核产品在规定的条件下，在全过程工作时间内的质量和可靠性。为了使

12、试验结果有较好代表性，参试的样品要有足够的数量如按GJB548微电子器件试验方法和程序的鉴定和质量一致性检验程序，采用批容许不合格百分率LTPD(LmTolerance Percent Defective)等于5的抽样方案 试验条件；微电路的寿命试验分稳态寿命试验、间歇寿命试验和模拟寿命试验 稳态寿命试验是微电路必须进行的试验，试验时要求被试样品要施加适当的电源，使其处于正常的工作状态。国家军用标准的稳态寿命试验环境温度为125，时间为l 000h加速试验可以提高温度，缩短时间。功率型微电路管壳的温度一般大于环境温度，试验时保持环境温度可以低于125微电路稳态寿命试验的环境温度或管壳的温度要以

13、微电路结温等于额定结温为基点一般在175一200之间)进行调整 间歇寿命试验要求以一定的频率对被试微电路切断或突然施加偏压和信号，其它试验条件与稳态寿命试验相同 模拟寿命试验是一种模拟徽电路应用环境的组合试验它的组合应力有机械、湿度和低气压四应力试验：机械、温度、湿度和电四应力试验等 L恒定加速度试验 该试验目的是考核傲电路承受恒定加速度的能力。它可以暴露由微电路结构强度低和机械缺陷引起的失效。如芯片脱落、内引线开路、管壳变形、漏气等。 试验条件：在微电路芯片脱出方向、压紧方向和与该方向垂直的方向施加大于1 mm的恒定加速度，加速度取值范围一般取为49 000ms：-1 225 000msV5

14、 000125 000z)之间试验时微电路的壳体应刚性固定在恒定加速器上 2机械冲击试验 该试验目的是考核微电路承受机械冲击的能力。即考核微电路承受突然受力的能力。在装卸、运输、现场工作过程中会使微电路突然受力。如跌落、碰撞时微电路会受到突发的机械应力这些应力可能引起微电路的芯片脱落、内引线开路、管壳变形、漏气等失效。 试验条件：试验时微电路的壳体应刚性固定在试验台基上，外引线要施加保护。对微电路的芯片脱出方向、压紧方向和与该方向垂直的方向各施加五次半正弦波的机械冲击脉冲冲击脉冲的峰值加速度取值范围般取为4900ms2294 000ms2(500g30 000g)脉冲持续时间为0.1ms1.0

15、ms，允许失真不大于峰值加速度的20。 3机械振动试验 振动试验主要有四种，即扫频振动试验、振动疲劳试验。振动噪声试验和随机振动试验。目的是考核微电路在不同振动条件下的结构牢固性和电特性的稳定性 扫频振动试验使微电路作等幅谐振动，其加速度峰值一般分为196 ms：(20e)、490ms2(50g)和686m/s2(70g)三档振动频率从20Hz一2 000Hz范围内随时间校对数变化。振动频率从20Hz2 000Hz再回到20Hz的时间要求不小于4mm，并且在互相垂直的三个方向上(其中一个方向与芯片垂直)各进行五次。 振动疲劳试验也要使微电路作等幅谐振动，但是其振动频率是固定的，一般为几十到几百

16、赫兹，其加速度峰值一般也分为196ms2(20g)、490ms2(50g)和686ms2(70g)三档在互相垂直的三个方向上(其中一个方向与芯片垂直)各进行一次，每次的时间大约为32h 随机振动试验的试验条件是模拟各种现代化现场环境下可能产生的振动。随机振动的振幅具有高斯分布。加速度谱密度与频率的关系是特定的。频率范围为几十到2 000Hz。 振动噪声试验的试验条件与扫颇振动试验基本相同。使微电路作等幅谐振动，其加速度峰值一般不小于196ms2(20g)振动频率从20Hs一2 oooHz范围内随时间按对数变化振动频率从20Hz一2 000Hz再回到20Hz的时间要求不小于4min，并且在互相垂

17、直的三个方向上(其中一个方向与芯片垂直)各进行1次。但是微电路要施加规定的电压和电流测量在试验过程中在规定负载电阻上的最大噪声输出电压是否超出了规定值。 4键合强度试验 该试验目的是检验微电路封装内部的内引线与芯片和内引线与封装体内外引线端键合强度分为破坏性键合强度试验和非破坏性键合强度试验键合强度差的微电路会出现内引线开路失效。 试验要求在键合线中部对键合线施加垂直微电路；芯片方向指向芯片反方向的力，施力要从零开始缓慢增加，避免冲击力。若设定一个力，当施力增加到该力时停止馅力，且此力应不大于最小键合力规定值的80，则试验称为非破坏性键合强度试验。若试验时施力增加到键合断裂时停止，称破坏性健合

18、强度试验。健合强度试验目的是对微电路键合性能作批次性评价，所以要有足够多的试验样品非破坏性键合强度试验有时作为筛选试验项目。 5芯片附着强度试验 该试验目的是考核芯片与管壳或基片结合的机械强度芯片附着强度试验有两个，即芯片与基片底座附着强度试验和剪切力试验前者是考核芯片承受垂直芯片脱寓基片底座方向受力的能力。后者是考核芯片承受平行芯片与基片底座结合面方向受力的能力。试验要求严格控制施加力的方向，且避免冲击力。该试验的判据力与芯片面积成正比，且与脱落后界面附着痕迹面积与芯片面积的比值有关附着痕迹面积小，意味着结合性能差，判据力要加严。 6与外引线有关的试验 该试验目的是考核微电路外引线质量，主要

19、试验有外引线可焊性试验；着力试验，引线牢固性试验及针栅阵列式封装破坏性引线拉力试验。 外引线可焊性试验是考核外引线接收低熔点焊接的能力试验要求被试样品要在高温水汽下老化8h，水汽温度与海拔高度相对应，海拔越高对应的温度越低水汽老化后进行干燥处理加焊剂之后将外引线以(25+-6.4)mms的速率浸入规定组份的熔锚中，要求熔锡保持在(245土5)，外引线从熔锡中提起的速率与浸入速率相同不同封装，外引线的浸入深度有不同的要求。外引线在熔锚中停留的时间应随其横截面积的不同有所差异。横截面积大的停留的时间长。如四形外引线其直径大于1mm时在熔锡中停留的时间为(7土0.5)s，小于l mm时停留的时间为(

20、5士0.5)s试验判据为外引线漫润焊锡的面积与应覆盖面积之比，要求比值不小于95H。 引线涂覆层附着力试验是用来考核外引线各涂覆层的牢固性的，试验要求在外引线的中部反复弯曲直至断裂，弯曲角度不小于90弯曲半径要求小于外引线厚度或直径的14各涂覆层的接触面出现裂纹、剥落、脱皮、起泡或分离应判为不合格。 引线牢固性试验有引线拉力试验、弯曲应力试验、引线疲劳试验、引线扭力试验。引线牢固性试验是用来考核微电路引线牢固性和与引线有关的密封性的 引线拉力试验是用来考核微电路外引线在与其平行方向拉力的作用下引线牢固性和封装密封性的。试验要求在外引线末端无冲击地施加一定的力(一般要求两牛顿)，并保持不小于30

21、s的时间。 弯曲应力试验是用来考核微电路的引线牢固性、引线涂覆、和密封在外引线受弯曲应力作用时的劣化程度；试验要求原则上在刚性最小的方向施加弯曲应力。施力点和弯曲的弧度视封装引线的不同而有差异。 引线疲劳试验目的是检查引线抗金属疲劳的能力。试验时要在规定的施力点，以一定的弯曲的弧度重复施加规定次数的弯曲应力。试验后观察引线与微电路本体之间是否出现断线或松动。 引线扭力试验目的是考核微电路引线和密封性抗引线扭应力的能力。试验要求在距微电路壳体规定距离上，对引线施加一定的转矩，顺时针，逆时针方向各一次。取消转矩后观察引线与微电路壳体之间是否出现断线或松动，并进行密封性检验。 与外引线有关的试验也是

22、微电路的批评价试验，因此应按一定的抽样方案选取试验样品数。 7粒子碰撞噪声检测试验 粒子碰撞噪声检测试验(PIND：Particle Impact Noise Detection)的目的是检验微电路空腔封装腔体内是否存在可动多余物。可动导电多余物町能导致微电路内部短路失效。试验原理是对微电路施加适当的机械冲击应力使沾附微电路腔体内的多余物成为可动多余物再同时施加振动应力，使可动多余物产生振动，振动的多余物与腔体壁撞击产生噪声。通过换能器检测噪声试验要求将微电路最大的扁平面借助于粘附剂安装在换能器上，先施以峰值加速度为(9 800+-1 960)ms2延续时间不大于100s冲击脉冲。然后再施以频

23、串为40Hz一250Hz，峰值加速度为196ms2振动，随后再使冲击应力与振动应力同时施加和单独施加振动应力，交替进行一定次数，若检测出噪声，则表示微电路腔体内有可动多余物。有的微电路内引线较长。长引线的颤动也可能检测出噪声，改变振动频率，噪声有变化时其噪声往往是由长引线的颤动产生的。所用粘附剂应对其传送的机械能量有较小的衰减系数冲击脉冲的峰值加速度、延续时间和次数应严格控制，否则试验可能是破坏性的。723 静电放电敏感度试验 静电放电敏感度试验(ESD：Electrostatic Discharge Damage)可以给出微电路承受静电放电的能力它是破坏性试验。试验方法是模拟人体、设备或器件放电的电流波形，按规定的组合及顺序对微电路的各引出端放电。寻找出傲电路产生损伤的阀值静电放电电压以微电路敏感电参数的变化量超过规定值的最小静电放电电压，作为微电路抗静电放电的能力的表征值。-第 7 页电子产品可靠性试验