En termes generals, les proves realitzades per avaluar i analitzar la fiabilitat dels productes electrònics s'anomenen proves de fiabilitat. Per tal de predir la qualitat del producte des del moment en què surt de la fàbrica fins al final de la seva vida útil, després de seleccionar un estrès ambiental molt similar a l'entorn del mercat, el propòsit principal d'establir el nivell d'estrès ambiental i el temps d'aplicació és avaluar correctament la fiabilitat del producte en el menor temps possible.
La prova de fiabilitat és determinar si els productes que han passat la prova de qualificació de fiabilitat i es transfereixen a la producció en massa compleixen els requisits de fiabilitat especificats en condicions especificades i verificar si la fiabilitat del producte canvia amb el procés, les eines, el flux de treball, i peces durant la producció en massa. Disminuït per canvis en la qualitat i altres factors. Només amb això es pot confiar en el rendiment del producte i la qualitat del producte és excel·lent.
Classificació de proves de fiabilitat de productes electrònics
01. Prova ambiental
Algunes monografies de fiabilitat col·loquen mostres en entorns d'emmagatzematge, transport i treball naturals o simulats artificialment, denominats col·lectivament proves ambientals. S'utilitzen per avaluar el rendiment dels productes en diversos entorns (vibració, xoc, centrifugació, temperatura, xoc tèrmic, sufocacions, la capacitat d'adaptar-se a condicions com ara la sal, la baixa pressió de l'aire, etc. és una de les proves importants). mètodes per avaluar la fiabilitat del producte. En general, hi ha principalment els tipus següents:
(1) Cocció d'estabilitat, és a dir, prova d'emmagatzematge a alta temperatura
Propòsit de la prova: avaluar l'impacte de l'emmagatzematge a alta temperatura sobre els productes sense aplicar estrès elèctric. Els productes amb defectes greus es troben en un estat de no equilibri, que és un estat inestable. El procés de transició de l'estat de no equilibri a l'estat d'equilibri no només és un procés que indueix el fracàs de productes amb defectes greus, sinó també un procés de transició que promou els productes d'un estat inestable a un estat estable. .
Aquesta transició és generalment un canvi físic i químic, i la seva velocitat segueix la fórmula d'Arrhenius i augmenta exponencialment amb la temperatura. L'objectiu de l'estrès per alta temperatura és escurçar el temps d'aquest canvi. Per tant, aquest experiment es pot considerar com un procés per estabilitzar el rendiment del producte.
Condicions de prova: generalment, es selecciona una tensió de temperatura constant i un temps de manteniment. El rang d'estrès de temperatura del microcircuit és de 75 graus a 400 graus i el temps de prova és de més de 24 hores. Abans i després de la prova, la mostra a provar s'ha de col·locar durant un període de temps determinat en un entorn de prova estàndard, amb una temperatura de 25 ± 10 graus i una pressió d'aire de 86 kPa ~ 100 kPa. En la majoria dels casos, la prova del punt final s'ha de completar en un temps determinat després de la prova.
(2) Prova de cicle de temperatura
Propòsit de la prova: avaluar la capacitat del producte per suportar una determinada taxa de canvi de temperatura i la seva capacitat de suportar temperatures extremes i entorns de baixes temperatures. S'estableix en funció de les propietats termomecàniques del producte. Quan els materials que componen els components del producte tenen una concordança tèrmica deficient, o la tensió interna del component és gran, la prova del cicle de temperatura pot provocar una fallada del producte causada pel deteriorament dels defectes estructurals mecànics. Com ara fuites d'aire, trencament de plom interior, esquerdes d'encenalls, etc.
Condicions de la prova: Realitzada en un ambient de gas. Controla principalment la temperatura i el temps quan el producte es troba a temperatures altes i baixes i la taxa de conversió d'estats d'alta i baixa temperatura. La circulació de gas a la cambra de prova, la posició del sensor de temperatura i la capacitat calorífica de l'aparell són factors importants per garantir les condicions de prova.
El principi de control és que la temperatura, el temps i la taxa de conversió requerides per la prova es refereixen al producte que s'està provant, no a l'entorn local de la prova. El temps de commutació del microcircuit no ha de ser superior a 1 minut i el temps de manteniment a temperatura alta o baixa no és inferior a 10 minuts; la temperatura baixa és de -55 graus o -65-10 graus i la temperatura alta oscil·la entre 85+10 graus i 300+10 graus .
(3) Prova de xoc tèrmic
Propòsit de la prova: avaluar la capacitat del producte per suportar canvis dràstics de temperatura, és a dir, per suportar grans taxes de canvi de temperatura. La prova pot provocar una fallada del producte causada per defectes estructurals mecànics i deteriorament. El propòsit de la prova de xoc tèrmic i la prova del cicle de temperatura són bàsicament els mateixos, però les condicions de la prova de xoc tèrmic són molt més severes que la prova del cicle de temperatura.
(4) Prova de baixa pressió
Propòsit de la prova: avaluar l'adaptabilitat del producte a entorns de treball de baixa pressió (com ara entorns de treball a gran altitud). Quan la pressió de l'aire disminueix, la força d'aïllament de l'aire o dels materials aïllants es debilitarà; La descàrrega de corona, l'augment de la pèrdua dielèctrica i la ionització es produiran fàcilment; la disminució de la pressió de l'aire empitjorarà les condicions de dissipació de calor i augmentarà la temperatura dels components. Aquests factors faran que la mostra de prova perdi les seves funcions especificades en condicions de baixa pressió i, de vegades, causen danys permanents.
Condicions de la prova: la mostra a provar es col·loca en una cambra segellada, s'aplica la tensió especificada i la temperatura de la mostra s'ha de mantenir en el rang de {{0}},0 graus des de 20 minuts abans. la pressió es redueix a la cambra segellada fins al final de la prova. La cambra segellada es redueix de la pressió normal a la pressió d'aire especificada i després es torna a la pressió normal, i durant aquest procés es controla si la mostra de prova pot funcionar amb normalitat. La freqüència de la tensió aplicada a la mostra de prova del microcircuit està en el rang de DC a 20MHz. L'aparició de descàrrega corona al terminal de tensió es considera una fallada. El valor de baixa pressió de la prova correspon a l'altitud i es divideix en diversos nivells. Per exemple, el valor de pressió de l'aire de nivell A de la prova de baixa pressió del microcircuit és de 58 kPa i l'alçada corresponent és de 4572 m. El valor de la pressió de l'aire de nivell E és d'1,1 kPa i l'alçada corresponent és de 30480 m, etc.
(5) Prova de resistència a la humitat
Propòsit de la prova: avaluar la capacitat dels microcircuits de resistir la decadència en condicions humides i calentes mitjançant l'aplicació d'un estrès accelerat. Està dissenyat per a entorns típics de clima tropical. Els principals mecanismes de decadència dels microcircuits en condicions d'humitat i calor són la corrosió causada per processos químics i processos físics causats per la immersió, condensació i congelació del vapor d'aigua que provoquen el creixement de microesquerdes. La prova també examina la possibilitat que es produeixi l'electròlisi o que l'exacerba l'electròlisi en els materials que constitueixen el microcircuit en condicions d'humitat i calor. L'electròlisi canviarà la resistència del material aïllant i debilitarà la seva capacitat de resistir la ruptura dielèctrica.
Condicions de prova: hi ha dos tipus de proves de sufocació, és a dir, la prova de sufocació variable i la prova de sufocació constant. La prova de flash calent requereix que la mostra a provar estigui en un rang d'humitat relativa del 90% al 100%. Es necessita un cert període de temps (normalment 2,5 h) per pujar la temperatura de 25 graus a 65 graus i mantenir-la durant més de 3 h; i després, dins del rang d'humitat relativa del 80% al 100%, utilitzeu un període de temps determinat (generalment 2,5 hores) per baixar la temperatura de 6 graus a 25 graus. Després d'un altre cicle, baixeu la temperatura a qualsevol humitat. a -10 graus i mantingueu-lo durant més de 3 hores abans de tornar a un estat en què la temperatura sigui de 25 graus i la humitat relativa sigui igual o superior al 80%. Això completa un cicle de canvis de sang a sufocs, que triga unes 24 hores.
En general, per a una prova de resistència a la humitat, s'ha de dur a terme 10 vegades el gran cicle esmentat de sufocs alternatius. Durant la prova, s'aplica una determinada tensió a la mostra que s'està provant. El volum d'intercanvi d'aire per minut a la cambra de prova ha de ser superior a 5 vegades el volum de la cambra de prova. La mostra a provar ha de ser una que s'hagi sotmès a proves d'estanquitat de plom no destructives.
(6) Prova de polvorització de sal
Propòsit de la prova: Utilitzeu un mètode accelerat per avaluar la resistència a la corrosió de les parts exposades dels components en condicions d'esprai de sal, humitat i calor. Està dissenyat per a entorns climàtics tropicals al costat del mar o en alta mar. Els components amb una estructura superficial deficient corroiran les parts exposades en condicions d'esprai de sal, humit i calor.
Condicions de prova: la prova de polvorització de sal requereix que les parts exposades de la mostra de prova en diferents direccions s'hagin d'estar sota les mateixes condicions especificades en termes de temperatura, humitat i taxa de deposició de sal rebuda. Aquest requisit es compleix amb la distància mínima entre les mostres col·locades a la cambra d'assaig i l'angle en què es col·loquen les mostres.
Temperatura de prova: el requisit general és (35+-3)'C i la taxa de deposició de sal en 24 hores és de 2X104mg/m2~5X104mg/m2. La taxa de deposició de sal i la humitat estan determinades per la temperatura i la concentració de la solució salina que genera l'esprai de sal i el flux d'aire que hi circula. La proporció d'oxigen i nitrogen en el flux d'aire ha de ser la mateixa que la de l'aire.
Temps de prova: generalment dividit en 24h, 48h, 96h i 240h.
(7) Prova d'irradiació
Propòsit de la prova: avaluar la capacitat de funcionament del microcircuit en un entorn d'irradiació de partícules d'alta energia. L'entrada de partícules d'alta energia als microcircuits provocarà canvis en la microestructura per produir defectes o generar càrregues o corrents addicionals. Això provoca la degradació dels paràmetres del microcircuit, el bloqueig, l'inversió del circuit o la sobrecàrrega que provoquen l'esgotament i la fallada. La irradiació més enllà d'un cert límit pot causar danys permanents als microcircuits.
Condicions de prova: les proves d'irradiació de microcircuits inclouen principalment la irradiació de neutrons i la irradiació de raigs gamma. Es divideix a més en prova d'irradiació de dosi total i prova d'irradiació de velocitat de dosi. La irradiació de velocitat de dosi prova tots els microcircuits de prova d'irradiació en forma de polsos. A la prova, la cadena de dosi i la dosi total d'irradiació s'han de controlar estrictament en funció de diferents microcircuits i diferents propòsits de prova. En cas contrari, la mostra quedarà danyada per irradiació que superi el límit o no s'obtindrà el valor llindar buscat. Les proves de radiació han de tenir mesures de seguretat per evitar lesions humanes.
02.Prova de vida
La prova de vida és un dels elements més importants i bàsics en les proves de fiabilitat. Posa el producte en condicions de prova específiques per examinar els canvis de fallada (danys) amb el temps. Mitjançant la prova de vida útil, podem entendre les característiques de vida útil del producte, els patrons de fallada, les taxes de fallada, la vida útil mitjana i els diferents modes de fallada que es poden produir durant la prova de vida útil. Si es combina amb l'anàlisi de fallades, es poden aclarir els principals mecanismes de fallada que condueixen a la fallada del producte, que poden servir com a base per al disseny de fiabilitat, la predicció de la fiabilitat, la millora de la qualitat del nou producte i la determinació d'un cribratge raonable i de proves rutinàries (garantia de lots). condicions.
Si per escurçar el temps de prova, la prova es pot dur a terme augmentant la tensió sense canviar el mecanisme de fallada, aquesta és una prova de vida accelerada. El nivell de fiabilitat dels productes es pot avaluar mitjançant proves de vida útil, i el nivell de fiabilitat dels nous productes es pot millorar mitjançant un feedback de qualitat.
Prova d'objectiu de vida útil: per avaluar la qualitat i la fiabilitat del producte en condicions especificades i durant tot el temps de treball. Per tal que els resultats de les proves siguin millor representatius, el nombre de mostres provades ha de ser suficient.
Condicions de prova: la prova de vida útil del microcircuit es divideix en prova de vida en estat estacionari, prova de vida intermitent i prova de vida simulada.
La prova de vida en estat estacionari és una prova que s'ha de realitzar en microcircuits. Durant la prova, la mostra a prova s'ha de subministrar amb l'energia adequada per mantenir-la en condicions normals de funcionament. La temperatura de l'entorn de prova de vida en estat estacionari estàndard militar nacional és de 125 C i el temps és de 1000 h. Les proves accelerades poden augmentar la temperatura i escurçar el temps.
La temperatura de la caixa del microcircuit de potència és generalment més gran que la temperatura ambient. Durant la prova, la temperatura ambient es pot mantenir per sota dels 125 graus. La temperatura ambient o la temperatura de la caixa de la prova de vida estacionària del microcircuit s'ha de basar en que la temperatura de la unió del microcircuit sigui igual a la temperatura nominal de la unió.
La prova de vida intermitent requereix tallar el microcircuit a prova a una freqüència determinada o aplicar sobtadament una tensió i senyal de polarització. Altres condicions de prova són les mateixes que la prova de vida en estat estacionari.
La prova de vida simulada és una prova combinada que simula l'entorn d'aplicació del circuit. Les seves tensions combinades inclouen quatre proves d'esforç mecàniques, d'humitat i de baixa pressió: quatre proves d'esforç mecàniques, de temperatura, humitat i elèctrica, etc.
03.Prova de projecció
Les proves de cribratge són una prova no destructiva que inspecciona completament el producte. L'objectiu és seleccionar productes amb unes característiques determinades o eliminar els productes que fallen aviat, per tal de millorar la fiabilitat del producte. Durant el procés de fabricació dels productes, a causa de defectes materials o processos fora de control, en alguns productes es produeixen els anomenats defectes primerencs o fallades. Si aquests defectes o fallades es poden eliminar aviat, el nivell de fiabilitat del producte es pot garantir en l'ús real.
Característiques de les proves de selecció de fiabilitat:
1. Aquest tipus de prova no és un mostreig, sinó una prova del 100%;
2. Aquesta prova pot millorar el nivell de fiabilitat global dels productes qualificats, però no pot millorar la fiabilitat inherent del producte, és a dir, no pot augmentar la vida útil de cada producte;
3. L'efecte de cribratge no es pot avaluar simplement per la taxa d'eliminació de cribratge. L'elevada taxa d'eliminació pot ser deguda a defectes greus en el disseny, components, processos, etc. del propi producte, però també pot ser degut a que la intensitat de l'estrès de cribratge és massa elevada.
La baixa taxa d'eliminació pot ser deguda a pocs defectes del producte, però també pot ser causada per la intensitat de l'estrès de cribratge i el temps de prova insuficient. La qualitat del mètode de cribratge s'avalua normalment mitjançant la taxa d'eliminació de cribratge Q i el valor B de l'efecte de cribratge: un mètode de cribratge raonable hauria de tenir un valor B gran i un valor Q moderat.
04 Prova d'ús de camp
Les diverses proves anteriors es van dur a terme simulant les condicions de camp. A causa de les limitacions de les condicions de l'equip, les proves de simulació sovint només poden aplicar una sola tensió al producte, i de vegades es poden aplicar tensions dobles. Això és molt diferent de les condicions ambientals d'ús real i, per tant, no exposa de manera veraç i exhaustiva la qualitat del producte. Les proves d'ús de camp són diferents perquè es realitzen al lloc d'ús, de manera que poden reflectir de manera més real la fiabilitat del producte. Les dades obtingudes són d'alt valor per a la predicció, el disseny i la garantia de la fiabilitat del producte. Les proves d'ús de camp tenen un paper més important a l'hora de formular plans de proves de fiabilitat, verificar els mètodes de prova de fiabilitat i avaluar la precisió de les proves.
05 Prova d'identificació
Les proves de qualificació són una prova que es realitza per avaluar el nivell de fiabilitat d'un producte. És un pla de mostreig desenvolupat a partir de la teoria del mostreig. Les proves de qualificació es duen a terme en condicions que garanteixen que els productors no provoquen que els productes que compleixen els estàndards de qualitat siguin rebutjats.
Les proves de qualificació de fiabilitat es divideixen en dues categories: una és proves de qualificació de fiabilitat del producte i l'altra és proves de qualificació de fiabilitat de processos (inclosos materials).
Les proves de qualificació de la fiabilitat del producte es realitzen generalment quan es finalitzen el disseny i la producció de nous productes. L'objectiu és avaluar si els indicadors de producte compleixen totalment els requisits de disseny i avaluar si el producte compleix els requisits de fiabilitat predeterminats. El contingut de la prova és generalment coherent amb la inspecció de consistència de qualitat. Es realitzen els quatre grups de proves A, B, C i D, i els productes amb requisits d'intensitat de resistència a la radiació també s'han de sotmetre a proves del grup E. També es requereixen proves de qualificació de fiabilitat quan hi ha canvis significatius en el disseny, l'estructura, els materials o els processos del producte.
La prova de qualificació de la fiabilitat del procés (inclosos els materials) s'utilitza per avaluar si les capacitats de selecció i control de materials i processos de la línia de producció poden garantir la qualitat i la fiabilitat dels productes fabricats i si pot complir els requisits d'un cert nivell de garantia de qualitat. .
06.Altres
(1) Prova d'acceleració constant
L'objectiu d'aquesta prova és avaluar la capacitat del circuit per suportar una acceleració constant. Pot exposar fallades causades per una baixa resistència estructural del microcircuit i defectes mecànics. Com la caiguda de xips, circuit obert del cable interior, deformació de la carcassa del tub, fuites d'aire, etc.
Condicions de prova: s'aplica una acceleració constant superior a 1 mm en la direcció d'eliminació del xip del microcircuit, la direcció de compressió i la direcció perpendicular a aquesta direcció. L'interval de valors d'acceleració és generalment entre 49.000 m/s:-1225000m/sV5 000~125.000z). Durant la prova, la carcassa del microcircuit s'ha de fixar rígidament a l'accelerador constant.
(2) Prova d'impacte mecànica
L'objectiu d'aquesta prova és avaluar la capacitat del microcircuit per suportar el xoc mecànic. És a dir, s'avalua la capacitat del microcircuit per suportar la força sobtada. Els microcircuits es poden estressar sobtadament durant la càrrega, la descàrrega, el transport i el treball in situ. Per exemple, els microcircuits estaran subjectes a una tensió mecànica sobtada quan caiguin o xoquin. Aquestes tensions poden provocar que els xips de microcircuits caiguin, que s'obrin els cables interiors, que es deformin els tubs, fuites d'aire i altres fallades.
Condicions de prova: durant la prova, la carcassa del microcircuit s'ha de fixar rígidament a la base del banc de proves i els cables exteriors s'han de protegir. S'apliquen cinc polsos de xoc mecànic d'ona mitja sinusoïdal a cadascuna de les direccions d'expulsió del xip del microcircuit, direcció de pressió i direcció perpendiculars a aquesta direcció. L'interval de valors d'acceleració màxima del pols d'impacte és generalment de 4900m/s2~294 000m/s2 (500g~30000g). La durada del pols és de 0,1 ms-1,0 ms i la distorsió permesa no és superior al 20% de l'acceleració màxima.
(3) Prova de vibració mecànica
Hi ha quatre tipus principals de proves de vibració, a saber, prova de vibració de freqüència d'escombrat, prova de fatiga per vibració, prova de soroll de vibració i prova de vibració aleatòria. L'objectiu és avaluar la solidesa estructural i l'estabilitat de les característiques elèctriques dels microcircuits en diferents condicions de vibració.
La prova de vibració d'escombrat de freqüència fa que el microcircuit vibri amb amplitud constant i el seu valor màxim d'acceleració es divideix generalment en tres nivells: 196 m/s: (20e), 490 m/s2 (50 g) i 686 m/s2 (70 g). La freqüència de vibració canvia amb el temps en el rang de 20 Hz a 2000 Hz. El temps necessari perquè la freqüència de vibració passi de 20 Hz a 2 000HZ i torni a 20Hz no és inferior a 4 mm, i s'ha de fer cinc vegades en tres direccions mútuament perpendiculars (una de les quals és perpendicular al xip). .
La prova de fatiga de vibració també requereix que el microcircuit vibri amb amplitud constant, però la seva freqüència de vibració és fixa, generalment de desenes a centenars de Hz, i els seus pics d'acceleració generalment es divideixen en 196ms2 (20g), 490m/s2 (50g) i 686ms2 ( 70g) Tercera marxa. Feu-ho una vegada en cadascuna de les tres direccions que són perpendiculars entre si (una direcció és perpendicular al xip) i el temps per a cada vegada és d'aproximadament 32 hores.
Les condicions de prova de la prova de vibració aleatòria són per simular les vibracions que es poden produir en diversos entorns de camp moderns. L'amplitud de les vibracions aleatòries té una distribució gaussiana. La relació entre la densitat espectral d'acceleració i la freqüència és específica. El rang de freqüència és de desenes a 2000 HZ.
Les condicions de prova de la prova de vibració i soroll són bàsicament les mateixes que les de la prova de vibració d'escombrat. Quan el microcircuit es fa vibrar amb una amplitud constant, el seu valor màxim d'acceleració no és generalment inferior a 196 m/s2 (20 g). La freqüència de vibració canvia logarítmicament amb el temps en el rang de 20 HZ a 2000 Hz. El temps necessari perquè la freqüència de vibració passi de 20 HZ a 2000 Hz i torni a 20 HZ no és inferior a 4 minuts, i s'ha de fer una vegada en tres direccions mútuament perpendiculars (una de les quals és perpendicular al xip).
Però el microcircuit ha d'aplicar una tensió i un corrent especificats. Mesureu si la tensió màxima de sortida de soroll a la resistència de càrrega especificada supera el valor especificat durant la prova.