Vo všeobecnosti sa testy vykonávané na vyhodnotenie a analýzu spoľahlivosti elektronických produktov nazývajú testy spoľahlivosti. Aby bolo možné predpovedať kvalitu produktu od okamihu, keď opustí továreň až po koniec jeho životnosti, po výbere environmentálneho stresu, ktorý je veľmi podobný trhovému prostrediu, Hlavným účelom nastavenia úrovne environmentálneho stresu a času aplikácie je správne vyhodnotiť spoľahlivosť produktu v čo najkratšom čase.
Skúškou spoľahlivosti sa má zistiť, či výrobky, ktoré prešli kvalifikačnou skúškou spoľahlivosti a sú prevedené do sériovej výroby, spĺňajú stanovené požiadavky na spoľahlivosť za stanovených podmienok, a overiť, či sa spoľahlivosť výrobku mení s procesom, nástrojmi, pracovným postupom, a diely počas sériovej výroby. Znížená v dôsledku zmien kvality a iných faktorov. Len vďaka tomu môže byť výkon produktu dôveryhodný a kvalita produktu vynikajúca.
Elektronická klasifikácia testu spoľahlivosti výrobkov
01. Environmentálny test
Niektoré monografie spoľahlivosti umiestňujú vzorky do prirodzených alebo umelo simulovaných skladovacích, prepravných a pracovných prostredí, ktoré sú spoločne označované ako environmentálne testy. Používajú sa na hodnotenie výkonu produktov v rôznych prostrediach (vibrácie, nárazy, odstreďovanie, teplota, tepelný šok, návaly horúčavy, Schopnosť prispôsobiť sa podmienkam ako soľná hmla, nízky tlak vzduchu atď. je jedným z dôležitých testov metódy hodnotenia spoľahlivosti produktu. Vo všeobecnosti existujú najmä tieto typy:
(1) Pečenie stability, to znamená test skladovania pri vysokej teplote
Účel testu: Vyhodnotiť vplyv skladovania pri vysokej teplote na produkty bez použitia elektrického napätia. Výrobky s vážnymi chybami sú v nerovnovážnom stave, čo je nestabilný stav. Proces prechodu z nerovnovážneho stavu do rovnovážneho stavu nie je len procesom, ktorý vyvoláva zlyhanie produktov s vážnymi defektmi, ale aj procesom prechodu, ktorý posúva produkty z nestabilného stavu do stabilného stavu. .
Tento prechod je vo všeobecnosti fyzikálnou a chemickou zmenou a jeho rýchlosť sa riadi Arrheniovým vzorcom a exponenciálne sa zvyšuje s teplotou. Účelom vysokoteplotného stresu je skrátiť čas tejto zmeny. Preto možno tento experiment považovať za proces stabilizácie výkonu produktu.
Skúšobné podmienky: Vo všeobecnosti sa volí konštantná teplotná záťaž a doba výdrže. Rozsah teplotného namáhania mikroobvodu je 75 stupňov až 400 stupňov a čas testu je viac ako 24 hodín. Pred a po teste musí byť testovaná vzorka umiestnená na určitý čas v štandardnom testovacom prostredí s teplotou 25 ± 10 stupňov a tlakom vzduchu 86 kPa ~ 100 kPa. Vo väčšine prípadov sa vyžaduje, aby bol test koncového bodu ukončený v stanovenom čase po teste.
(2) Skúška teplotného cyklu
Účel testu: Posúdiť schopnosť produktu odolávať určitej rýchlosti zmeny teploty a jeho schopnosť odolávať extrémne vysokej teplote a extrémne nízkej teplote. Je nastavený na základe termomechanických vlastností produktu. Keď materiály, ktoré tvoria komponenty produktu, majú zlé tepelné prispôsobenie, alebo je vnútorné napätie komponentu veľké, test teplotného cyklu môže spôsobiť zlyhanie produktu spôsobené zhoršením mechanických štrukturálnych defektov. Ako je únik vzduchu, vnútorné poškodenie olova, praskliny triesok atď.
Skúšobné podmienky: Vykonané v plynnom prostredí. Riadi hlavne teplotu a čas, keď je produkt pri vysokých a nízkych teplotách a rýchlosť konverzie stavu vysokej a nízkej teploty. Cirkulácia plynu v testovacej komore, poloha snímača teploty a tepelná kapacita prípravku sú dôležité faktory na zabezpečenie testovacích podmienok.
Princíp kontroly spočíva v tom, že teplota, čas a rýchlosť konverzie požadované testom sa vzťahujú na testovaný produkt, nie na miestne prostredie testu. Spínací čas mikroobvodu nesmie byť dlhší ako 1 minúta a doba zdržania pri vysokej alebo nízkej teplote nie je kratšia ako 10 minút; nízka teplota je -55 stupeň alebo -65-10 stupeň a vysoká teplota sa pohybuje od 85+10 stupňa do 300+10 stupňa.
(3) Skúška tepelným šokom
Účel testu: Posúdiť schopnosť produktu odolávať prudkým zmenám teploty, to znamená odolávať veľkým zmenám teploty. Skúška môže spôsobiť zlyhanie výrobku spôsobené mechanickými konštrukčnými chybami a zhoršením. Účel testu tepelného šoku a testu teplotného cyklu je v podstate rovnaký, ale podmienky testu tepelného šoku sú oveľa prísnejšie ako test teplotného cyklu.
(4) Nízkotlaková skúška
Účel testu: Posúdiť prispôsobivosť produktu pracovnému prostrediu s nízkym tlakom (ako je pracovné prostredie vo vysokej nadmorskej výške). Keď sa tlak vzduchu zníži, izolačná sila vzduchu alebo izolačných materiálov sa oslabí; ľahko dôjde k korónovému výboju, zvýšeniu dielektrických strát a ionizácii; pokles tlaku vzduchu zhorší podmienky odvodu tepla a zvýši teplotu komponentov. Tieto faktory spôsobia, že testovaná vzorka stratí svoje špecifikované funkcie v podmienkach nízkeho tlaku a niekedy spôsobia trvalé poškodenie.
Podmienky testu: Vzorka, ktorá sa má testovať, sa umiestni do utesnenej komory, použije sa špecifikované napätie a teplota vzorky sa musí udržiavať v rozsahu {{0}},0 stupňa od 20 minút pred tlak sa v uzavretej komore znižuje až do konca testu. Utesnená komora sa zníži z normálneho tlaku na špecifikovaný tlak vzduchu a potom sa vráti na normálny tlak a počas tohto procesu sa sleduje, či testovaná vzorka môže normálne fungovať. Frekvencia napätia aplikovaného na skúšobnú vzorku mikroobvodu je v rozsahu od jednosmerného prúdu do 20 MHz. Výskyt korónového výboja na napäťovej svorke sa považuje za poruchu. Hodnota nízkeho tlaku testu zodpovedá nadmorskej výške a je rozdelená do niekoľkých úrovní. Napríklad hodnota tlaku vzduchu na úrovni A mikroobvodovej nízkotlakovej skúšky je 58 kPa a zodpovedajúca výška je 4572 m. Hodnota tlaku vzduchu na úrovni E je 1,1 kPa a zodpovedajúca výška je 30 480 m atď.
(5) Test odolnosti proti vlhkosti
Účel testu: Vyhodnotiť schopnosť mikroobvodov odolávať rozpadu vo vlhkých a horúcich podmienkach aplikáciou zrýchleného namáhania. Je určený pre typické tropické klimatické prostredie. Hlavným mechanizmom rozpadu mikroobvodu vo vlhkých a horúcich podmienkach je korózia spôsobená chemickými procesmi a fyzikálnymi procesmi spôsobenými ponorením, kondenzáciou a zamrznutím vodnej pary, ktoré spôsobujú rast mikrotrhlín. Skúška tiež skúma možnosť vzniku alebo exacerbácie elektrolýzy v materiáloch tvoriacich mikroobvod vo vlhkých a horúcich podmienkach. Elektrolýza zmení odpor izolačného materiálu a oslabí jeho schopnosť odolávať dielektrickému prierazu.
Skúšobné podmienky: Existujú dva typy zábleskových testov, menovite test s premenlivým zábleskom a test s konštantným zábleskom. Test horúceho záblesku vyžaduje, aby bola testovaná vzorka v rozsahu relatívnej vlhkosti od 90 % do 100 %. Trvá určitý čas (zvyčajne 2,5 hodiny), kým sa teplota zvýši z 25 stupňov na 65 stupňov a udrží sa dlhšie ako 3 hodiny; a potom znova V rozsahu relatívnej vlhkosti 80 % až 100 % použite určitý čas (zvyčajne 2,5 hodiny) na zníženie teploty zo 6 s na 25 stupňov. Po ďalšom takomto cykle znížte teplotu pri akejkoľvek vlhkosti. na -10 stupeň a ponechajte ho dlhšie ako 3 hodiny, kým sa vrátite do stavu, kedy je teplota 25 stupňov a relatívna vlhkosť je rovná alebo vyššia ako 80 %. Tým sa dokončí cyklus zmien krvi na návaly horúčavy, ktorý trvá približne 24 hodín.
Všeobecne platí, že pre test odolnosti proti vlhkosti je potrebné vykonať vyššie uvedený veľký cyklus striedavých návalov horúčavy 10-krát. Počas testu sa na testovanú vzorku aplikuje určité napätie. Objem výmeny vzduchu za minútu v skúšobnej komore musí byť väčší ako 5-násobok objemu skúšobnej komory. Vzorka, ktorá sa má testovať, by mala byť vzorka, ktorá prešla nedeštruktívnou skúškou tesnosti elektródy.
(6) Skúška soľným postrekom
Účel testu: Použite zrýchlenú metódu na vyhodnotenie odolnosti exponovaných častí komponentov proti korózii v soľnej hmle, vlhkosti a horúcom prostredí. Je určený pre tropické prímorské alebo pobrežné klimatické prostredie. Komponenty so zlou povrchovou štruktúrou korodujú exponované časti v slanom postreku, vo vlhkom a horúcom prostredí.
Skúšobné podmienky: Skúška soľným postrekom vyžaduje, aby exponované časti skúšobnej vzorky v rôznych smeroch boli v rovnakých špecifikovaných podmienkach, pokiaľ ide o teplotu, vlhkosť a rýchlosť ukladania prijatej soli. Túto požiadavku spĺňa minimálna vzdialenosť medzi vzorkami umiestnenými v skúšobnej komore a uhlom, pod ktorým sú vzorky umiestnené.
Skúšobná teplota: Všeobecná požiadavka je (35+-3)'C a rýchlosť ukladania soli do 24 hodín je 2X104 mg/m2~5X104 mg/m2. Rýchlosť usadzovania soli a vlhkosť sú určené teplotou a koncentráciou soľného roztoku, ktorý vytvára soľný sprej, a prúdením vzduchu, ktorý ním prúdi. Podiel kyslíka a dusíka v prúde vzduchu by mal byť rovnaký ako vo vzduchu.
Čas testu: všeobecne rozdelený na 24h, 48h, 96h a 240h.
(7) Skúška ožarovaním
Účel testu: Posúdiť pracovnú schopnosť mikroobvodu v prostredí ožarovania vysokoenergetickými časticami. Vstup vysokoenergetických častíc do mikroobvodov spôsobí zmeny v mikroštruktúre, ktoré spôsobia defekty alebo generujú dodatočné náboje alebo prúdy. To má za následok zhoršenie parametrov mikroobvodu, zablokovanie, preklopenie obvodu alebo nárazový prúd spôsobujúci vyhorenie a poruchu. Ožiarenie nad určitú hranicu môže spôsobiť trvalé poškodenie mikroobvodov.
Testovacie podmienky: Testy mikroobvodového ožarovania zahŕňajú hlavne ožarovanie neutrónmi a ožarovanie gama lúčmi. Ďalej sa delí na test ožiarenia celkovou dávkou a test ožiarenia s dávkovým príkonom. Ožarovanie dávkovým príkonom testuje všetky testované mikroobvody ožarovania vo forme impulzov. V teste musí byť dávkový reťazec a celková dávka ožiarenia prísne kontrolovaná na základe rôznych mikroobvodov a rôznych testovacích účelov. V opačnom prípade sa vzorka poškodí ožiarením presahujúcim limit alebo sa nedosiahne požadovaná prahová hodnota. Radiačné testy musia mať bezpečnostné opatrenia, aby sa zabránilo zraneniu ľudí.
02.Životná skúška
Test životnosti je jednou z najdôležitejších a základných položiek pri testovaní spoľahlivosti. Vkladá výrobok do špecifických testovacích podmienok, aby sa zistilo, či sa jeho zlyhanie (poškodenie) časom mení. Prostredníctvom testu životnosti môžeme porozumieť charakteristikám životnosti produktu, vzorcom porúch, chybovosti, priemernej životnosti a rôznym režimom porúch, ktoré sa môžu vyskytnúť počas testu životnosti. V kombinácii s analýzou porúch možno ďalej objasniť hlavné mechanizmy zlyhania vedúce k poruche produktu, čo môže slúžiť ako základ pre návrh spoľahlivosti, predikciu spoľahlivosti, zlepšenie kvality nového produktu a určenie primeraného skríningu a rutinného testu (garancia šarže). podmienky.
Ak sa s cieľom skrátiť čas testu môže test vykonať zvýšením napätia bez zmeny mechanizmu zlyhania, ide o zrýchlený test životnosti. Úroveň spoľahlivosti produktov je možné vyhodnotiť prostredníctvom životných testov a úroveň spoľahlivosti nových produktov možno zlepšiť prostredníctvom spätnej väzby kvality.
Účel skúšky životnosti: Posúdiť kvalitu a spoľahlivosť výrobku za stanovených podmienok a počas celej doby prevádzky. Aby boli výsledky testov lepšie reprezentatívne, počet testovaných vzoriek musí byť dostatočný.
Podmienky testu: Test životnosti mikroobvodu je rozdelený na test životnosti v ustálenom stave, test prerušovanej životnosti a test simulovanej životnosti.
Test životnosti v ustálenom stave je test, ktorý sa musí vykonať na mikroobvodoch. Počas testu sa vyžaduje, aby bola testovaná vzorka napájaná vhodnou energiou, aby sa udržala v normálnom prevádzkovom stave. Národná vojenská štandardná teplota prostredia v ustálenom stave je 125 °C a čas je 1000 hodín. Zrýchlené testovanie môže zvýšiť teplotu a skrátiť čas.
Teplota puzdra výkonového mikroobvodu je vo všeobecnosti vyššia ako teplota okolia. Počas testu môže byť okolitá teplota udržiavaná nižšia ako 125 stupňov. Teplota okolia alebo teplota puzdra skúšky životnosti mikroobvodu v ustálenom stave by mala vychádzať z toho, že teplota prechodu mikroobvodu sa rovná menovitej teplote prechodu.
Skúška prerušovanej životnosti vyžaduje odpojenie testovaného mikroobvodu pri určitej frekvencii alebo náhle privedenie predpätia a signálu. Ostatné skúšobné podmienky sú rovnaké ako pri skúške životnosti v ustálenom stave.
Simulovaný test životnosti je kombinovaný test, ktorý simuluje aplikačné prostredie obvodu. Jeho kombinované namáhania zahŕňajú štyri záťažové testy mechanické, vlhkosť a nízky tlak: mechanické, teplotné, vlhkostné a elektrické štyri záťažové testy atď.
03. Skríningový test
Skríningové testovanie je nedeštruktívny test, ktorý plne kontroluje produkt. Účelom je vybrať produkty s určitými vlastnosťami alebo eliminovať produkty, ktoré zlyhajú skôr, aby sa zlepšila spoľahlivosť produktu. Počas výrobného procesu produktov sa v dôsledku chýb materiálu alebo procesov mimo kontroly vyskytujú u niektorých produktov takzvané skoré chyby alebo poruchy. Ak je možné tieto chyby alebo poruchy včas odstrániť, môže byť zaručená úroveň spoľahlivosti produktu pri skutočnom používaní.
Charakteristika skríningových testov spoľahlivosti:
1. Tento druh testu nie je odber vzoriek, ale 100% test;
2. Tento test môže zlepšiť celkovú úroveň spoľahlivosti kvalifikovaných produktov, ale nemôže zlepšiť prirodzenú spoľahlivosť produktu, to znamená, že nemôže predĺžiť životnosť každého produktu;
3. Účinok skríningu nemožno hodnotiť jednoducho podľa rýchlosti eliminácie skríningu. Vysoká miera eliminácie môže byť spôsobená vážnymi chybami v dizajne, komponentoch, procesoch atď. samotného produktu, ale môže byť tiež spôsobená príliš vysokou intenzitou skríningového napätia.
Nízka miera eliminácie môže byť spôsobená malým počtom defektov produktu, ale môže byť spôsobená aj intenzitou skríningového stresu a nedostatočným časom testu. Kvalita skríningovej metódy sa zvyčajne hodnotí podľa rýchlosti eliminácie skríningu Q a hodnoty skríningového účinku B: rozumná skríningová metóda by mala mať veľkú hodnotu B a strednú hodnotu Q.
04 Test použitia v teréne
Vyššie uvedené rôzne testy sa uskutočnili simuláciou poľných podmienok. Kvôli obmedzeniam podmienok zariadenia môžu simulačné testy často aplikovať na výrobok iba jedno namáhanie a niekedy možno použiť dvojité namáhanie. To je veľmi odlišné od skutočných podmienok prostredia pri používaní, a preto nedokáže pravdivo a komplexne odhaliť kvalitu produktu. Testovanie v teréne je odlišné, pretože sa vykonáva na mieste použitia, takže môže najvernejšie odrážať spoľahlivosť produktu. Získané údaje majú vysokú hodnotu pre predikciu spoľahlivosti produktu, dizajn a záruku. Testy v teréne zohrávajú väčšiu úlohu pri formulovaní plánov testov spoľahlivosti, overovaní metód testovania spoľahlivosti a hodnotení presnosti testov.
05 Identifikačný test
Kvalifikačné testovanie je test vykonávaný na vyhodnotenie úrovne spoľahlivosti produktu. Ide o plán odberu vzoriek vyvinutý na základe teórie odberu vzoriek. Kvalifikačné testy sa vykonávajú za podmienok, ktoré zabezpečujú, že výrobcovia nespôsobia odmietnutie výrobkov, ktoré spĺňajú normy kvality.
Kvalifikačné testy spoľahlivosti sú rozdelené do dvoch kategórií: jednou sú kvalifikačné testy spoľahlivosti výrobkov a druhou sú kvalifikačné skúšky spoľahlivosti procesov (vrátane materiálov).
Kvalifikačné testy spoľahlivosti produktu sa vo všeobecnosti vykonávajú pri dokončovaní návrhu a výroby nového produktu. Účelom je posúdiť, či ukazovatele výrobku plne spĺňajú konštrukčné požiadavky a posúdiť, či výrobok spĺňa vopred stanovené požiadavky na spoľahlivosť. Obsah testu je vo všeobecnosti v súlade s kontrolou konzistencie kvality. Vykonajú sa všetky štyri skupiny skúšok A, B, C a D a vyžaduje sa, aby aj výrobky s požiadavkami na intenzitu odolnosti voči žiareniu podstúpili skúšky skupiny E. Kvalifikačné testy spoľahlivosti sa vyžadujú aj vtedy, keď dôjde k významným zmenám v dizajne, štruktúre, materiáloch alebo procesoch výrobku.
Kvalifikačný test spoľahlivosti procesu (vrátane materiálov) sa používa na posúdenie, či výrobná linka svojimi výberovými a kontrolnými schopnosťami materiálov a procesov dokáže zabezpečiť kvalitu a spoľahlivosť vyrábaných produktov a či môže spĺňať požiadavky určitého stupňa zabezpečenia kvality. .
06.Ostatné
(1) Test konštantného zrýchlenia
Účelom tohto testu je vyhodnotiť schopnosť obvodu odolávať konštantnému zrýchleniu. Môže odhaliť poruchy spôsobené nízkou pevnosťou mikroobvodu a mechanickými chybami. Ako je odpadnutie čipu, otvorený obvod vnútorného vedenia, deformácia plášťa trubice, únik vzduchu atď.
Skúšobné podmienky: Aplikuje sa konštantné zrýchlenie väčšie ako 1 mm v smere odstraňovania čipu mikroobvodu, v smere kompresie a v smere kolmom na tento smer. Rozsah hodnôt zrýchlenia je vo všeobecnosti medzi 49000 m/s:-1225000m/sV5 000~125000z). Počas testu by mal byť kryt mikroobvodu pevne pripevnený k konštantnému akcelerátoru.
(2) Skúška mechanickým nárazom
Účelom tohto testu je posúdiť schopnosť mikroobvodu odolávať mechanickým nárazom. To znamená, že sa hodnotí schopnosť mikroobvodu odolať náhlej sile. Mikroobvody môžu byť náhle namáhané počas nakladania, vykladania, prepravy a prác na mieste. Napríklad mikroobvody budú vystavené náhlemu mechanickému namáhaniu pri páde alebo zrážke. Tieto napätia môžu spôsobiť odpadávanie čipov mikroobvodov, otvorenie vnútorných vývodov, deformáciu plášťov rúrok, úniky vzduchu a iné poruchy.
Podmienky testu: Počas testu by mal byť kryt mikroobvodu pevne pripevnený k základni testovacej stolice a vonkajšie vodiče by mali byť chránené. Päť polosínusových mechanických rázových impulzov sa aplikuje na každý zo smeru vyhadzovania čipu mikroobvodu, smeru lisovania a smeru kolmého na tento smer. Rozsah maximálnej hodnoty zrýchlenia nárazového impulzu je vo všeobecnosti 4900m/s2~294 000m/s2 (500g~30000g). Trvanie impulzu je 0,1 ms-1,0 ms a povolené skreslenie nie je väčšie ako 20 % maximálneho zrýchlenia.
(3) Mechanická vibračná skúška
Existujú štyri hlavné typy vibračných skúšok, menovite vibračný test, test vibračnej únavy, test vibračného hluku a test náhodných vibrácií. Účelom je posúdiť pevnosť konštrukcie a stabilitu elektrických charakteristík mikroobvodov pri rôznych vibračných podmienkach.
Frekvenčný test vibrácií spôsobí, že mikroobvod vibruje s konštantnou amplitúdou a jeho maximálna hodnota zrýchlenia je vo všeobecnosti rozdelená do troch úrovní: 196 m/s: (20e), 490 m/s2 (50 g) a 686 m/s2 (70 g). Frekvencia vibrácií sa mení s časom v rozsahu 20Hz až 2000Hz. Čas potrebný na to, aby frekvencia vibrácií prešla z 20 Hz na 2 000Hz a späť na 20 Hz, nie je menšia ako 4 mm a musí sa vykonať päťkrát v troch vzájomne kolmých smeroch (z ktorých jeden je kolmý na čip) .
Skúška vibračnej únavy tiež vyžaduje, aby mikroobvod vibroval s konštantnou amplitúdou, ale jeho frekvencia vibrácií je pevná, zvyčajne desiatky až stovky Hz, a jeho vrcholy zrýchlenia sú vo všeobecnosti rozdelené na 196 ms2 (20 g), 490 m/s2 (50 g) a 686 ms2 ( 70 g) Tretí prevodový stupeň. Vykonajte to raz v každom z troch smerov, ktoré sú na seba kolmé (jeden smer je kolmý na čip) a čas pre každý čas je približne 32 hodín.
Testovacie podmienky náhodného vibračného testu majú simulovať vibrácie, ktoré sa môžu vyskytnúť v rôznych moderných poľných prostrediach. Amplitúda náhodných vibrácií má Gaussovo rozdelenie. Vzťah medzi spektrálnou hustotou zrýchlenia a frekvenciou je špecifický. Frekvenčný rozsah je od desiatok do 2000 Hz.
Skúšobné podmienky testu vibrácií a hluku sú v zásade rovnaké ako podmienky testu zametacích vibrácií. Keď je mikroobvod prinútený vibrovať s konštantnou amplitúdou, jeho maximálna hodnota zrýchlenia nie je vo všeobecnosti menšia ako 196 m/s2 (20 g). Frekvencia vibrácií sa logaritmicky mení s časom v rozsahu 20 Hz až 2 000 Hz. Čas potrebný na to, aby sa frekvencia vibrácií dostala z 20 Hz na 2 000 Hz a späť na 20 Hz, nie je kratší ako 4 minúty a malo by sa to urobiť raz v troch vzájomne kolmých smeroch (z ktorých jeden je kolmý na čip).
Mikroobvod však musí aplikovať špecifikované napätie a prúd. Počas testu zmerajte, či maximálne výstupné napätie šumu pri špecifikovanom odpore záťaže presahuje špecifikovanú hodnotu.