電子產(chǎn)品可靠性試驗(yàn)的方法及分類(lèi)

一、如以環(huán)境條件來(lái)劃分，可分為包括各種應(yīng)力條件下的模擬試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)；

二、以試驗(yàn)項(xiàng)目劃分，可分為環(huán)境試驗(yàn)、壽命試驗(yàn)、加速試驗(yàn)和各種特殊試驗(yàn)；

三、若按試驗(yàn)?zāi)康膩?lái)劃分，則可分為篩選試驗(yàn)、鑒定試驗(yàn)和驗(yàn)收試驗(yàn)；

四、若按試驗(yàn)性質(zhì)來(lái)劃分，也可分為破壞性試驗(yàn)和非破壞性試驗(yàn)兩大類(lèi)。

通常慣用的分類(lèi)法，是把可靠性試驗(yàn)歸納為五大類(lèi):

A.環(huán)境試驗(yàn)B.壽命試驗(yàn)C.篩選試驗(yàn)D.現(xiàn)場(chǎng)使用試驗(yàn)E.鑒定試驗(yàn)

一、環(huán)境試驗(yàn)

部分可靠性專(zhuān)著把樣品置于自然或人工模擬的儲(chǔ)存、運(yùn)輸和工作環(huán)境中的試驗(yàn)統(tǒng)稱(chēng)為環(huán)境試驗(yàn)，是考核產(chǎn)品在各種環(huán)境（振動(dòng)、沖擊、離心、溫度、熱沖擊、潮熱、鹽霧、低氣壓等）條件下的適應(yīng)能力，是評(píng)價(jià)產(chǎn)品可靠性的重要試驗(yàn)方法之一。一般主要有以下幾種：

• 1、穩(wěn)定性烘培，即高溫存儲(chǔ)試驗(yàn)

試驗(yàn)?zāi)康模嚎己嗽诓皇┘与姂?yīng)力的情況下，高溫存儲(chǔ)對(duì)產(chǎn)品的影響。有嚴(yán)重缺陷的產(chǎn)品處于非平衡態(tài)，是一種不穩(wěn)定態(tài)，由非平衡態(tài)向平衡態(tài)的過(guò)渡過(guò)程既是誘發(fā)有嚴(yán)重缺陷產(chǎn)品失效的過(guò)程，也是促使產(chǎn)品從非穩(wěn)定態(tài)向穩(wěn)定態(tài)的過(guò)渡過(guò)程。

這種過(guò)渡一般情況下是物理化學(xué)變化，其速率遵循阿倫尼烏斯公式，隨溫度成指數(shù)增加．高溫應(yīng)力的目的是為了縮短這種變化的時(shí)間．所以該實(shí)驗(yàn)又可以視為一項(xiàng)穩(wěn)定產(chǎn)品性能的工藝。

試驗(yàn)條件：一般選定一恒定的溫度應(yīng)力和保持時(shí)間。微電路溫度應(yīng)力范圍為75℃至400℃，試驗(yàn)時(shí)間為24h以上。試驗(yàn)前后被試樣品要在標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)環(huán)境中，既溫度為25土10℃、氣壓為86kPa~100kPa的環(huán)境中放置一定時(shí)間。多數(shù)的情況下，要求試驗(yàn)后在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成終點(diǎn)測(cè)試。

• 2、溫度循環(huán)試驗(yàn)

試驗(yàn)?zāi)康模嚎己水a(chǎn)品承受一定溫度變化速率的能力及對(duì)極端高溫和極端低溫環(huán)境的承受能力．是針對(duì)產(chǎn)品熱機(jī)械性能設(shè)置的。當(dāng)構(gòu)成產(chǎn)品各部件的材料熱匹配較差，或部件內(nèi)應(yīng)力較大時(shí)，溫度循環(huán)試驗(yàn)可引發(fā)產(chǎn)品由機(jī)械結(jié)構(gòu)缺陷劣化產(chǎn)生的失效。如漏氣、內(nèi)引線斷裂、芯片裂紋等。

驗(yàn)條件：在氣體環(huán)境下進(jìn)行。主要是控制產(chǎn)品處于高溫和低溫時(shí)的溫度和時(shí)間及高低溫狀態(tài)轉(zhuǎn)換的速率。試驗(yàn)箱內(nèi)氣體的流通情況、溫度傳感器的位置、夾具的熱容量都是保證試驗(yàn)條件的重要因素。

其控制原則是試驗(yàn)所要求的溫度、時(shí)間和轉(zhuǎn)換速率都是指被試產(chǎn)品，不是試驗(yàn)的局部環(huán)境。微電路的轉(zhuǎn)換時(shí)間要求不大于1min在高溫或低溫狀態(tài)下的保持時(shí)間要求不小于10min；低溫為-55℃或-65-10℃，高溫從85+10℃到300+10℃不等。

• 3、熱沖擊試驗(yàn)

試驗(yàn)?zāi)康模嚎己水a(chǎn)品承受溫度劇烈變化，即承受大溫度變化速率的能力。試驗(yàn)可引發(fā)產(chǎn)品由機(jī)械結(jié)構(gòu)缺陷劣化產(chǎn)生的失效．熱沖擊試驗(yàn)與溫度循環(huán)試驗(yàn)的目的基本一致，但熱沖擊試驗(yàn)的條件比溫度循環(huán)試驗(yàn)要嚴(yán)酷得多。

試驗(yàn)條件：被試樣品是置于液體中。主要是控制樣品處于高溫和低溫狀態(tài)的溫度和時(shí)間及高低溫狀態(tài)轉(zhuǎn)換的速率。試驗(yàn)箱內(nèi)液體的流通情況、溫度傳感器的位置、夾具的熱容量都是保證試驗(yàn)條件的重要因素。

• 4、低氣壓試驗(yàn)

試驗(yàn)?zāi)康模嚎己水a(chǎn)品對(duì)低氣壓工作環(huán)境(如高空工作環(huán)境)的適應(yīng)能力。當(dāng)氣壓減小時(shí)空氣或絕緣材料的絕緣強(qiáng)度會(huì)減弱；易產(chǎn)生電暈放電、介質(zhì)損耗增加、電離；氣壓減小使散熱條件變差，會(huì)使元器件溫度上升。這些因素都會(huì)使被試樣品在低氣壓條件下喪失規(guī)定的功能，有時(shí)會(huì)產(chǎn)生永久性損傷。

試驗(yàn)條件：被試樣品置于密封室內(nèi)，加規(guī)定的的電壓，從密封室降低氣壓前20min直至試驗(yàn)結(jié)束的一段時(shí)間內(nèi)，要求樣品溫度保持在25+-1.0℃的范圍。密封室從常壓降低到規(guī)定的氣壓再恢復(fù)到常壓，并監(jiān)視這‘過(guò)程中被試樣品能否正常工作，微電路被試樣品所施加電壓的頻率在直流到20MHz的范圍內(nèi)，電壓引出端出現(xiàn)電暈放電被視為失效。

• 5、耐濕試驗(yàn)

試驗(yàn)?zāi)康模阂允┘蛹铀賾?yīng)力的方法評(píng)定微電路在潮濕和炎熱條件下抗衰變的能力，是針對(duì)典型的熱帶氣候環(huán)境設(shè)計(jì)的。微電路在潮濕和炎熱條件下衰變的主要機(jī)理是由化學(xué)過(guò)程產(chǎn)生的腐蝕和由水汽的浸入、凝露、結(jié)冰引起微裂縫增大的物理過(guò)程。試驗(yàn)也考核在潮濕和炎熱條件下構(gòu)成微電路材料發(fā)生或加劇電解的可能性，電解會(huì)使絕緣材料電阻宰發(fā)生變化，使抗介質(zhì)擊穿的能力變?nèi)酢?/span>

試驗(yàn)條件：潮熱試驗(yàn)有兩種，即文變潮熱試驗(yàn)和恒定潮熱試驗(yàn)。交受潮熱試驗(yàn)要求被試樣品在相對(duì)濕度為90％～100％的范圍內(nèi)，用一定的時(shí)間(‘般2．5h)使溫度從25℃上升到65℃，井保持3h以上；然后再在相對(duì)濕度為80％一100％的范圍內(nèi)，用一定的時(shí)間(—般2.5 h)使溫度從6s℃下降到25℃，再進(jìn)行一次這樣的循環(huán)后再在任意濕度的情況下將溫度下降到一10 c，并保持3h以上‘再恢復(fù)到溫度為25℃，相對(duì)濕度等于或大于80％的狀態(tài)。這就完成了一次文變潮熱的大循環(huán)，大約需要24h。

一般一次耐濕試驗(yàn)，上述交變潮熱的大循環(huán)要進(jìn)行10次．試驗(yàn)時(shí)被試樣品要施加—定的電壓。試驗(yàn)箱內(nèi)每分鐘的換氣量要求大于試驗(yàn)箱容積的5倍。被試樣品應(yīng)該是經(jīng)受過(guò)非破壞性引線牢固性試驗(yàn)的樣品。

• 6、鹽霧試驗(yàn)

試驗(yàn)?zāi)康模阂约铀俚姆椒ㄔu(píng)定元器件外露部分在鹽霧、潮濕和炎熱條件下抗腐蝕的能力，是針對(duì)熱帶海邊或海上氣候環(huán)境設(shè)計(jì)的．表面結(jié)構(gòu)狀態(tài)差的元器件在鹽霧、湘濕和炎熱條件下外露部分會(huì)產(chǎn)生腐蝕。

試驗(yàn)條件：鹽霧試驗(yàn)要求被試樣品上不同方位的外露部分都要在溫度、濕度及接收的鹽淀積速率等方面處于相同的規(guī)定條件。這一要求是通過(guò)樣品在試驗(yàn)箱內(nèi)放置的相互間的最小距離和樣品的放置角度來(lái)滿(mǎn)足的。

• 7、輻照試驗(yàn)

試驗(yàn)?zāi)康模嚎己宋㈦娐吩诟吣芰Ｗ虞椪窄h(huán)境下的工作能力。高能粒子進(jìn)入微電路會(huì)使微觀結(jié)構(gòu)發(fā)生變化產(chǎn)生缺陷或產(chǎn)生附加電荷或電流。從而導(dǎo)致微電路參數(shù)退化、發(fā)生鎖定、電路翻轉(zhuǎn)或產(chǎn)生浪涌電流引起燒毀失效。輻照超過(guò)某一界限會(huì)使微電路產(chǎn)生永久性損傷。

試驗(yàn)條件：微電路的輻照試驗(yàn)主要有中子輻照和γ射線輻照兩大類(lèi)。又分總劑量輻照試驗(yàn)和劑量率輻照試驗(yàn)。劑量率輻照試驗(yàn)都是以脈沖的形式對(duì)披試微電路進(jìn)行輻照的。

在試驗(yàn)中要依據(jù)不同的微電路和不同的試驗(yàn)?zāi)康膰?yán)格控制輻照的劑量串和總劑量。否則會(huì)由于輻照超過(guò)界限而損壞樣品或得不到要尋求的閩值。輻照試驗(yàn)要有防止人體損傷的安全措施。

二、壽命試驗(yàn)

是研究產(chǎn)品壽命特征的方法，這種方法可在實(shí)驗(yàn)室模擬各種使用條件來(lái)進(jìn)行。壽命試驗(yàn)是可靠性試驗(yàn)中最重要最基本的項(xiàng)目之一，它是將產(chǎn)品放在特定的試驗(yàn)條件下考察其失效（損壞）隨時(shí)間變化規(guī)律。

通過(guò)壽命試驗(yàn)，可以了解產(chǎn)品的壽命特征、失效規(guī)律、失效率、平均壽命以及在壽命試驗(yàn)過(guò)程中可能出現(xiàn)的各種失效模式。如結(jié)合失效分析，可進(jìn)一步弄清導(dǎo)致產(chǎn)品失效的主要失效機(jī)理，作為可靠性設(shè)計(jì)、可靠性預(yù)測(cè)、改進(jìn)新產(chǎn)品質(zhì)量和確定合理的篩選、例行（批量保證）試驗(yàn)條件等的依據(jù)。

如果為了縮短試驗(yàn)時(shí)間可在不改變失效機(jī)理的條件下用加大應(yīng)力的方法進(jìn)行試驗(yàn)，這就是加速壽命試驗(yàn)。通過(guò)壽命試驗(yàn)可以對(duì)產(chǎn)品的可靠性水平進(jìn)行評(píng)價(jià)，并通過(guò)質(zhì)量反饋來(lái)提高新產(chǎn)品可靠性水平。

壽命試驗(yàn)?zāi)康模嚎己水a(chǎn)品在規(guī)定的條件下，在全過(guò)程工作時(shí)間內(nèi)的質(zhì)量和可靠性。為了使試驗(yàn)結(jié)果有較好代表性，參試的樣品要有足夠的數(shù)量。

試驗(yàn)條件：微電路的壽命試驗(yàn)分穩(wěn)態(tài)壽命試驗(yàn)、間歇壽命試驗(yàn)和模擬壽命試驗(yàn)。

三、篩選試驗(yàn)

篩選試驗(yàn)是一種對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行全數(shù)檢驗(yàn)的非破壞性試驗(yàn)

其目的是為選擇具有一定特性的產(chǎn)品或剔早期失效的產(chǎn)品，以提高產(chǎn)品的使用可靠性。產(chǎn)品在制造過(guò)程中，由于材料的缺陷，或由于工藝失控,使部分產(chǎn)品出現(xiàn)所謂早期缺陷或故障，這些缺陷或故障若能及早剔除，就可以保證在實(shí)際使用時(shí)產(chǎn)品的可靠性水平。

• 可靠性篩選試驗(yàn)的特點(diǎn)是：

1、這種試驗(yàn)不是抽樣的，而是100%試驗(yàn)；

2、 該試驗(yàn)可以提高合格品的總的可靠性水平，但不能提高產(chǎn)品的固有可靠性，即不能提高每個(gè)產(chǎn)品的壽命；

3、不能簡(jiǎn)單地以篩選淘汰率的高低來(lái)評(píng)價(jià)篩選效果。淘汰率高，有可能是產(chǎn)品本身的設(shè)計(jì)、元件、工藝等方面存在嚴(yán)重缺陷，但也有可能是篩選應(yīng)力強(qiáng)度太高。

淘汰率低，有可能產(chǎn)品缺陷少，但也可能是篩選應(yīng)力的強(qiáng)度和試驗(yàn)時(shí)間不足造成的。通常以篩選淘汰率Q和篩選效果β值來(lái)評(píng)價(jià)篩選方法的優(yōu)劣：合理的篩選方法應(yīng)該是β值較大，而Q值適中。

四、現(xiàn)場(chǎng)使用試驗(yàn)

上述各種試驗(yàn)都是通過(guò)模擬現(xiàn)場(chǎng)條件來(lái)進(jìn)行的。模擬試驗(yàn)由于受設(shè)備條件的限制，往往只能對(duì)產(chǎn)品施加單一應(yīng)力，有時(shí)也可以施加雙應(yīng)力，這與實(shí)際使用環(huán)境條件有很大差異，因而未能如實(shí)地、全面地暴露產(chǎn)品的質(zhì)量情況。

現(xiàn)場(chǎng)使用試驗(yàn)則不同，因?yàn)樗窃谑褂矛F(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行，故最能真實(shí)地反映產(chǎn)品的可靠性問(wèn)題，所獲得的數(shù)據(jù)對(duì)于產(chǎn)品的可靠性預(yù)測(cè)、設(shè)計(jì)和保證有很高價(jià)值。對(duì)制定可靠性試驗(yàn)計(jì)劃、驗(yàn)證可靠性試驗(yàn)方法和評(píng)價(jià)試驗(yàn)精確性，現(xiàn)場(chǎng)使用試驗(yàn)的作用則更大。

五、鑒定試驗(yàn)

鑒定試驗(yàn)是對(duì)產(chǎn)品的可靠性水平進(jìn)行評(píng)價(jià)時(shí)而做的試驗(yàn)。它是根據(jù)抽樣理論制定出來(lái)的抽樣方案。在保證生產(chǎn)者不致使質(zhì)量符合標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品被拒收的條件下進(jìn)行鑒定試驗(yàn)。

可靠性鑒定試驗(yàn)分兩類(lèi)：一類(lèi)為產(chǎn)品可靠性鑒定試驗(yàn)，一類(lèi)為工藝(含材料)的可靠性鑒定試驗(yàn)。

產(chǎn)品可靠性鑒定試驗(yàn)一般是在新產(chǎn)品設(shè)計(jì)定型和生產(chǎn)定型時(shí)進(jìn)行。目的是考核產(chǎn)品的指標(biāo)是否全面達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，考核產(chǎn)品是否達(dá)到了預(yù)定的可靠性要求。試驗(yàn)的內(nèi)容一般與質(zhì)量一致性檢驗(yàn)一致，既A、B、C、D四組試驗(yàn)都做，有抗輻射強(qiáng)度規(guī)定產(chǎn)品也做要E組試驗(yàn)。當(dāng)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)、材料或工藝有重大改變時(shí)也要做可靠性鑒定試驗(yàn)。

工藝(含材料)的可靠性鑒定試驗(yàn)用于考核生產(chǎn)線對(duì)材料和工藝的選擇及控制能力是否能保證所制造的產(chǎn)品的質(zhì)量和可靠性，是否能滿(mǎn)足某種質(zhì)景保證等級(jí)的要求。

其他常用的電子產(chǎn)品可靠性試驗(yàn)介紹

• 恒定加速度試驗(yàn)

該試驗(yàn)?zāi)康氖强己税岭娐烦惺芎愣铀俣鹊哪芰?。它可以暴露由微電路結(jié)構(gòu)強(qiáng)度低和機(jī)械缺陷引起的失效。如芯片脫落、內(nèi)引線開(kāi)路、管殼變形、漏氣等。

• 機(jī)械沖擊試驗(yàn)

該試驗(yàn)?zāi)康氖强己宋㈦娐烦惺軝C(jī)械沖擊的能力。即考核微電路承受突然受力的能力。

• 機(jī)械振動(dòng)試驗(yàn)

振動(dòng)試驗(yàn)主要有四種，即掃頻振動(dòng)試驗(yàn)、振動(dòng)疲勞試驗(yàn)。振動(dòng)噪聲試驗(yàn)和隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)。目的是考核微電路在不同振動(dòng)條件下的結(jié)構(gòu)牢固性和電特性的穩(wěn)定性。

• 鍵合強(qiáng)度試驗(yàn)

該試驗(yàn)?zāi)康氖菣z驗(yàn)微電路封裝內(nèi)部的內(nèi)引線與芯片和內(nèi)引線與封裝體內(nèi)外引線端鍵合強(qiáng)度．分為破壞性鍵合強(qiáng)度試驗(yàn)和非破壞性鍵合強(qiáng)度試驗(yàn)．鍵合強(qiáng)度差的微電路會(huì)出現(xiàn)內(nèi)引線開(kāi)路失效。

• 芯片附著強(qiáng)度試驗(yàn)

該試驗(yàn)?zāi)康氖强己诵酒c管殼或基片結(jié)合的機(jī)械強(qiáng)度。芯片附著強(qiáng)度試驗(yàn)有兩個(gè)，即芯片與基片／底座附著強(qiáng)度試驗(yàn)和剪切力試驗(yàn)．前者是考核芯片承受垂直芯片脫寓基片／底座方向受力的能力。后者是考核芯片承受平行芯片與基片／底座結(jié)合面方向受力的能力。

• 粒子碰撞噪聲檢測(cè)試驗(yàn)

粒子碰撞噪聲檢測(cè)試驗(yàn)(PIND：Particle Impact Noise Detection)的目的是檢驗(yàn)微電路空腔封裝腔體內(nèi)是否存在可動(dòng)多余物。

可動(dòng)導(dǎo)電多余物町能導(dǎo)致微電路內(nèi)部短路失效。

• 靜電放電敏感度試驗(yàn)

靜電放電敏感度試驗(yàn)可以給出微電路承受靜電放電的能力。它是破壞性試驗(yàn)。