Най-общо казано, тестовете, проведени за оценка и анализ на надеждността на електронни продукти, се наричат тестове за надеждност. За да се предскаже качеството на продукта от момента, в който напусне фабриката до края на експлоатационния му живот, след избор на стрес на околната среда, който е много подобен на пазарната среда, Основната цел е да се зададе нивото на стрес на околната среда и времето за прилагане е правилното оценяване на надеждността на продукта във възможно най-кратко време.
Тестът за надеждност има за цел да определи дали продуктите, които са преминали теста за квалификация за надеждност и са прехвърлени в масово производство, отговарят на определените изисквания за надеждност при определени условия и да провери дали надеждността на продукта се променя с процеса, инструменталната екипировка, работния поток, и части по време на масово производство. Намалено поради промени в качеството и други фактори. Само чрез това може да се вярва на производителността на продукта и качеството на продукта да бъде отлично.
Класификация на тестовете за надеждност на електронни продукти
01. Екологичен тест
Някои монографии за надеждност поставят проби в естествена или изкуствено симулирана среда за съхранение, транспортиране и работа, наричани общо екологични тестове. Те се използват за оценка на ефективността на продуктите в различни среди (вибрации, удари, центрофугиране, температура, термичен шок, горещи вълни, Способността за адаптиране към условия като солен спрей, ниско въздушно налягане и др. е един от важните тестове методи за оценка на надеждността на продукта Като цяло има следните типове:
(1) Стабилно печене, т.е. тест за съхранение при висока температура
Цел на теста: Да се оцени въздействието на съхранението при висока температура върху продуктите без прилагане на електрически стрес. Продуктите със сериозни дефекти са в неравновесно състояние, което е нестабилно състояние. Процесът на преход от неравновесно състояние към равновесно състояние е не само процес, който предизвиква повреда на продукти със сериозни дефекти, но и процес на преход, който насърчава продуктите от нестабилно състояние към стабилно състояние. .
Този преход обикновено е физическа и химическа промяна и неговата скорост следва формулата на Арениус и нараства експоненциално с температурата. Целта на високотемпературния стрес е да съкрати времето на тази промяна. Следователно този експеримент може да се разглежда като процес за стабилизиране на производителността на продукта.
Условия на изпитване: Обикновено се избира постоянно температурно напрежение и време на задържане. Температурният диапазон на напрежение на микросхемата е от 75 градуса до 400 градуса, а времето за тестване е повече от 24 часа. Преди и след теста пробата, която ще се тества, трябва да бъде поставена за определен период от време в стандартна тестова среда с температура от 25 ± 10 градуса и въздушно налягане от 86 kPa ~ 100 kPa. В повечето случаи се изисква тестът за крайна точка да бъде завършен в рамките на определено време след теста.
(2) Тест за температурен цикъл
Цел на теста: Да се оцени способността на продукта да издържа на определена скорост на промяна на температурата и способността му да издържа на екстремно висока температура и екстремно ниска температура. Задава се въз основа на термомеханичните свойства на продукта. Когато материалите, които изграждат компонентите на продукта, имат лошо термично съответствие или вътрешното напрежение на компонента е голямо, тестът за температурен цикъл може да причини повреда на продукта, причинена от влошаване на механичните структурни дефекти. Като изтичане на въздух, счупване на вътрешен кабел, пукнатини на стружки и др.
Условия на изпитване: Провежда се в газова среда. Той основно контролира температурата и времето, когато продуктът е при високи и ниски температури и скоростта на преобразуване на състоянието на висока и ниска температура. Циркулацията на газ в камерата за изпитване, позицията на температурния сензор и топлинният капацитет на приспособлението са важни фактори за осигуряване на условията за изпитване.
Принципът на контрол е, че температурата, времето и скоростта на преобразуване, изисквани от теста, се отнасят за продукта, който се тества, а не за местната среда на теста. Времето за превключване на микросхемата трябва да бъде не повече от 1 минута, а времето за задържане при висока или ниска температура е не по-малко от 10 минути; ниската температура е -55 градуса или -65-10 градуса, а високата варира от 85+10 градуса до 300+10 градуса.
(3) Тест за термичен шок
Цел на теста: Да се оцени способността на продукта да издържа на драстични температурни промени, т.е. да издържа на големи темпове на температурни промени. Тестът може да причини повреда на продукта, причинена от механични структурни дефекти и влошаване. Целта на теста за термичен шок и теста за температурен цикъл са основно еднакви, но условията на теста за термичен шок са много по-тежки от теста за температурен цикъл.
(4) Тест за ниско налягане
Цел на теста: Да се оцени адаптивността на продукта към работна среда с ниско налягане (като работна среда на голяма надморска височина). Когато въздушното налягане намалее, изолационната якост на въздуха или изолационните материали ще отслабне; лесно ще възникне коронен разряд, увеличени диелектрични загуби и йонизация; намаляването на налягането на въздуха ще влоши условията на разсейване на топлината и ще повиши температурата на компонентите. Тези фактори ще накарат пробната проба да загуби своите определени функции при условия на ниско налягане и понякога ще причинят трайна повреда.
Условия на изпитване: Пробата, която ще се тества, се поставя в запечатана камера, прилага се определеното напрежение и се изисква температурата на пробата да се поддържа в диапазона от {{0}}.0 градуса от 20 минути преди налягането се намалява в запечатаната камера до края на изпитването. Запечатаната камера се намалява от нормално налягане до определеното въздушно налягане и след това се връща до нормално налягане, като по време на този процес се следи дали тестовата проба може да работи нормално. Честотата на напрежението, приложено към тестовата проба на микросхемата, е в диапазона от DC до 20MHz. Появата на коронен разряд на клемата за напрежение се счита за повреда. Стойността на ниското налягане на теста съответства на надморската височина и е разделена на няколко нива. Например, стойността на въздушното налягане на ниво А на теста за ниско налягане на микросхемата е 58kPa, а съответната височина е 4572m. Стойността на въздушното налягане на ниво E е 1,1kPa, а съответната височина е 30480m и т.н.
(5) Тест за устойчивост на влага
Цел на теста: Да се оцени способността на микросхемите да устоят на гниене при влажни и горещи условия чрез прилагане на ускорено напрежение. Предназначен е за типична среда с тропически климат. Основните механизми на разпадане на микросхемата при влажни и горещи условия са корозия, причинена от химични процеси и физически процеси, причинени от потапяне, кондензация и замръзване на водни пари, които причиняват растеж на микропукнатини. Тестът също така изследва възможността за възникване на електролиза или засилване на електролизата в материалите, съставляващи микросхемата, при влажни и горещи условия. Електролизата ще промени съпротивлението на изолационния материал и ще отслаби способността му да устои на диелектричен пробив.
Условия на изпитване: Има два вида тестове за гореща светкавица, а именно тест за променлива гореща светкавица и тест за постоянна гореща светкавица. Тестът с гореща вълна изисква пробата да бъде тествана в диапазон на относителна влажност от 90% до 100%. Отнема определен период от време (обикновено 2,5 часа), за да се повиши температурата от 25 градуса до 65 градуса и да се поддържа повече от 3 часа; и след това отново В рамките на диапазона на относителна влажност от 80% до 100%, използвайте определен период от време (обикновено 2,5 часа), за да понижите температурата от 6s градуса до 25 градуса. След друг такъв цикъл намалете температурата при всякаква влажност. до -10 градуса и го дръжте повече от 3 часа, преди да се върнете в състояние, при което температурата е 25 градуса и относителната влажност е равна или по-висока от 80%. Това завършва цикъл от промени в кръвта до горещи вълни, който отнема около 24 часа.
Като цяло, за тест за устойчивост на влага, гореспоменатият голям цикъл от редуващи се горещи вълни трябва да се извърши 10 пъти. По време на теста към изпитваната проба се прилага определено напрежение. Обемът на въздухообмен за минута в камерата за изпитване трябва да бъде по-голям от 5 пъти обема на камерата за изпитване. Пробата, която ще се тества, трябва да бъде подложена на безразрушителен тест за плътност на оловото.
(6) Тест със солен спрей
Цел на теста: Използвайте ускорен метод за оценка на устойчивостта на корозия на откритите части на компонентите при солена пръскачка, влажност и горещи условия. Проектиран е за тропически крайбрежни или офшорни климатични среди. Компонентите с лоша повърхностна структура ще корозират откритите части при солен спрей, влажни и горещи условия.
Условия на изпитване: Тестът със солен спрей изисква откритите части на тестовата проба в различни посоки да бъдат при едни и същи определени условия по отношение на температура, влажност и скорост на отлагане на сол. Това изискване е изпълнено от минималното разстояние между пробите, поставени в изпитвателната камера, и ъгъла, под който са поставени пробите.
Температура на изпитване: Общото изискване е (35+-3)'C, а скоростта на отлагане на соли в рамките на 24 часа е 2X104mg/m2~5X104mg/m2. Степента на отлагане на соли и влажността се определят от температурата и концентрацията на солния разтвор, който генерира солната струя и въздушния поток, протичащ през нея. Съотношението на кислород и азот във въздушния поток трябва да бъде същото като това на въздуха.
Време за тестване: обикновено разделено на 24h, 48h, 96h и 240h.
(7) Тест за облъчване
Цел на теста: Да се оцени работоспособността на микросхемата в среда на облъчване с високоенергийни частици. Навлизането на високоенергийни частици в микросхемите ще доведе до промени в микроструктурата, за да се получат дефекти или да се генерират допълнителни заряди или токове. Това води до влошаване на параметрите на микросхемата, заключване, преобръщане на веригата или пренапрежение на тока, причиняващо изгаряне и повреда. Облъчването над определена граница може да причини трайно увреждане на микросхемите.
Условия на изпитване: Тестовете за облъчване на микросхеми включват главно неутронно облъчване и облъчване с гама лъчи. Освен това се разделя на тест за обща доза облъчване и тест за мощност на дозата на облъчване. Облъчването с мощност на дозата тества всички облъчени тестови микросхеми под формата на импулси. При теста низът от дози и общата доза на облъчване трябва да бъдат строго контролирани въз основа на различни микросхеми и различни цели на теста. В противен случай пробата ще бъде повредена поради облъчване, превишаващо лимита или търсената прагова стойност няма да бъде получена. Радиационните тестове трябва да имат мерки за безопасност, за да се предотврати нараняване на хора.
02.Животен тест
Тестът за живот е един от най-важните и основни елементи при тестването на надеждността. Продуктът се подлага на специфични тестови условия, за да се изследват промените във времето на отказ (повреда). Чрез теста за живот можем да разберем характеристиките на живота на продукта, моделите на повреда, степента на повреда, средната продължителност на живота и различните режими на повреда, които могат да възникнат по време на теста за живот. Ако се комбинира с анализ на повредата, основните механизми на повреда, водещи до повреда на продукта, могат да бъдат допълнително изяснени, което може да послужи като основа за проектиране на надеждност, прогнозиране на надеждността, подобряване на качеството на нов продукт и определяне на разумен скрининг и рутинен (гаранционен) тест условия.
Ако, за да се съкрати времето за изпитване, изпитването може да се извърши чрез увеличаване на напрежението, без да се променя механизмът на отказ, това е ускорено изпитване за живот. Нивото на надеждност на продуктите може да бъде оценено чрез тестове за живот, а нивото на надеждност на новите продукти може да бъде подобрено чрез обратна връзка за качеството.
Цел на теста за живот: Да се оцени качеството и надеждността на продукта при определени условия и през цялото работно време. За да бъдат резултатите от изпитването по-добре представителни, броят на изследваните проби трябва да е достатъчен.
Условия на изпитване: Тестът за живот на микросхемата е разделен на тест за живот в стационарно състояние, тест за периодичен живот и тест за симулиран живот.
Тестът за живот в стационарно състояние е тест, който трябва да се извърши върху микросхеми. По време на изпитването изпитваната проба трябва да бъде захранвана с подходящо захранване, за да се поддържа в нормално работно състояние. Националният военен стандарт за стационарна температура на околната среда за изпитване на живот е 125C, а времето е 1000h. Ускореното тестване може да повиши температурата и да съкрати времето.
Температурата на корпуса на захранващата микросхема обикновено е по-висока от температурата на околната среда. По време на теста температурата на околната среда може да се поддържа по-ниска от 125 градуса. Температурата на околната среда или температурата на корпуса на теста за стабилен живот на микросхемата трябва да се базира на температурата на свързване на микросхемата, която е равна на номиналната температура на свързване.
Тестът за периодичен живот изисква прекъсване на изпитваната микросхема при определена честота или внезапно прилагане на преднапрежение и сигнал. Другите условия на теста са същите като теста за стабилен живот.
Тестът за симулиран живот е комбиниран тест, който симулира средата на приложение на веригата. Неговите комбинирани напрежения включват механични, влажност и четири стрес теста за ниско налягане: механични, температура, влажност и електрически четири стрес теста и др.
03.Скрининг тест
Скрининг тестът е безразрушителен тест, който напълно инспектира продукта. Целта е да се изберат продукти с определени характеристики или да се елиминират продукти, които се отказват рано, така че да се подобри надеждността на продукта. По време на производствения процес на продуктите, поради дефекти на материала или процеси извън контрол, в някои продукти възникват така наречените ранни дефекти или повреди. Ако тези дефекти или повреди могат да бъдат отстранени навреме, нивото на надеждност на продукта може да бъде гарантирано при реална употреба.
Характеристики на тестовете за проверка на надеждността:
1. Този вид тест не е вземане на проби, а 100% тест;
2. Този тест може да подобри общото ниво на надеждност на квалифицираните продукти, но не може да подобри присъщата надеждност на продукта, тоест не може да увеличи живота на всеки продукт;
3. Скрининг ефектът не може да бъде оценен просто чрез степента на скрининг елиминиране. Високата степен на елиминиране може да се дължи на сериозни дефекти в дизайна, компонентите, процесите и т.н. на самия продукт, но може също да се дължи на твърде висока интензивност на скрининговия стрес.
Ниската степен на елиминиране може да се дължи на няколко дефекта на продукта, но може също да бъде причинена от интензивността на скрининг стреса и недостатъчното време за тестване. Качеството на метода за скрининг обикновено се оценява чрез степента на скринингово елиминиране Q и стойността B на скрининговия ефект: един разумен метод за скрининг трябва да има голяма B стойност и умерена Q стойност.
04 Тест за използване на полето
Горните различни тестове бяха проведени чрез симулиране на полеви условия. Поради ограниченията на условията на оборудването, симулационните тестове често могат да приложат само едно напрежение върху продукта, а понякога могат да бъдат приложени и двойни напрежения. Това е много различно от действителните условия на околната среда за употреба и следователно не успява да изложи вярно и изчерпателно качеството на продукта. Тестовете за използване на място са различни, защото се провеждат на мястото на употреба, така че могат най-вярно да отразят надеждността на продукта. Получените данни са с висока стойност за прогнозиране на надеждността на продукта, дизайн и гаранция. Тестовете за използване на място играят по-голяма роля при формулирането на планове за тестване на надеждността, проверката на методите за тестване на надеждността и оценката на точността на теста.
05 Идентификационен тест
Квалификационното тестване е тест, извършен за оценка на нивото на надеждност на даден продукт. Това е план за вземане на проби, разработен въз основа на теорията за вземане на проби. Тестовете за квалификация се провеждат при условия, които гарантират, че производителите няма да доведат до отхвърляне на продукти, които отговарят на стандартите за качество.
Тестовете за квалификация на надеждността са разделени на две категории: едната е квалификационни тестове за надеждност на продукта, а другата е квалификационни тестове за надеждност на процес (включително материал).
Квалификационните тестове за надеждност на продукта обикновено се провеждат, когато дизайнът и производството на нов продукт са финализирани. Целта е да се прецени дали индикаторите на продукта напълно отговарят на проектните изисквания и дали продуктът отговаря на предварително зададените изисквания за надеждност. Съдържанието на теста като цяло е в съответствие с проверката за съответствие на качеството. Извършват се и четирите групи тестове A, B, C и D, а продуктите с изисквания за интензитет на радиационна устойчивост също трябва да преминат тестове от група E. Тестовете за квалификация на надеждността също са необходими, когато има значителни промени в дизайна, структурата, материалите или процесите на продукта.
Тестът за квалификация на надеждността на процеса (включително материали) се използва, за да се оцени дали възможностите за избор и контрол на материалите и процесите на производствената линия могат да осигурят качеството и надеждността на произведените продукти и дали могат да отговорят на изискванията на определено ниво на осигуряване на качеството .
06.Други
(1) Изпитване с постоянно ускорение
Целта на този тест е да се оцени способността на веригата да издържа на постоянно ускорение. Той може да разкрие повреди, причинени от ниска структурна здравина на микросхемата и механични дефекти. Като падане на чип, отворена верига на вътрешния кабел, деформация на корпуса на тръбата, изтичане на въздух и др.
Условия на изпитване: Прилага се постоянно ускорение, по-голямо от 1 mm в посоката на отстраняване на чипа на микросхемата, посоката на компресия и посоката, перпендикулярна на тази посока. Диапазонът на стойностите на ускорението обикновено е между 49000m/s:-1225000m/sV5 000~125000z). По време на теста корпусът на микросхемата трябва да бъде здраво фиксиран върху постоянния ускорител.
(2) Тест за механичен удар
Целта на този тест е да се оцени способността на микросхемата да издържа на механичен удар. Тоест, оценява се способността на микросхемата да издържа на внезапна сила. Микросхемите могат да бъдат внезапно натоварени по време на товарене, разтоварване, транспортиране и работа на място. Например, микросхемите ще бъдат подложени на внезапно механично напрежение при изпускане или сблъсък. Тези напрежения могат да доведат до падане на чипове на микросхеми, отваряне на вътрешни кабели, деформиране на черупките на тръбите, изтичане на въздух и други повреди.
Условия на теста: По време на теста обвивката на микросхемата трябва да бъде здраво фиксирана върху основата на тестовия стенд и външните проводници трябва да бъдат защитени. Пет полусинусоидални механични ударни импулса се прилагат към всяка от посоката на изхвърляне на чипа на микросхемата, посоката на натискане и посоката, перпендикулярна на тази посока. Диапазонът на пиковите стойности на ускорение на ударния импулс обикновено е 4900m/s2~294 000m/s2 (500g~30000g). Продължителността на импулса е 0,1ms-1.0ms, а разрешеното изкривяване не е по-голямо от 20% от пиковото ускорение.
(3) Тест за механични вибрации
Има четири основни вида изпитвания на вибрации, а именно изпитване на вибрации с честота на движение, изпитване на вибрационна умора, изпитване на вибрационен шум и изпитване на произволни вибрации. Целта е да се оцени структурната здравина и стабилността на електрическите характеристики на микросхемите при различни условия на вибрация.
Тестът за вибрация с честотно сканиране кара микросхемата да вибрира с постоянна амплитуда и нейната пикова стойност на ускорението обикновено се разделя на три нива: 196 m/s: (20e), 490 m/s2 (50g) и 686m/s2 (70g). Честотата на вибрациите се променя с времето в диапазона от 20Hz до 2000Hz. Времето, необходимо за честотата на вибрациите да премине от 20Hz до 2 000HZ и обратно до 20Hz, е не по-малко от 4 mm и трябва да се направи пет пъти в три взаимно перпендикулярни посоки (едната от които е перпендикулярна на чипа) .
Тестът за вибрационна умора също изисква микросхемата да вибрира с постоянна амплитуда, но нейната честота на вибрация е фиксирана, обикновено десетки до стотици Hz, а нейните пикове на ускорение обикновено се разделят на 196ms2 (20g), 490m/s2 (50g) и 686ms2 ( 70g) Трета предавка. Направете това веднъж във всяка от трите посоки, които са перпендикулярни една на друга (едната посока е перпендикулярна на чипа), като времето за всеки път е приблизително 32 часа.
Условията на изпитване на произволния вибрационен тест са за симулиране на вибрациите, които могат да се появят в различни съвременни полеви среди. Амплитудата на произволните вибрации има Гаусово разпределение. Връзката между спектралната плътност на ускорението и честотата е специфична. Честотният диапазон е от десетки до 2000HZ.
Условията на изпитване на изпитването за вибрации и шум са основно същите като тези на изпитването на вибрации. Когато микросхемата е направена да вибрира с постоянна амплитуда, нейната пикова стойност на ускорението обикновено е не по-малка от 196m/s2 (20g). Честотата на вибрациите се променя логаритмично с времето в диапазона от 20 HZ до 2000 Hz. Времето, необходимо на честотата на вибрациите да премине от 20HZ до 2000Hz и обратно до 20HZ е не по-малко от 4 минути и трябва да се направи веднъж в три взаимно перпендикулярни посоки (едната от които е перпендикулярна на чипа).
Но микросхемата трябва да прилага определено напрежение и ток. Измерете дали максималното шумово изходно напрежение при определеното съпротивление на натоварване надвишава определената стойност по време на теста.