In generale, i test condotti per valutare e analizzare l'affidabilità dei prodotti elettronici sono chiamati test di affidabilità. Al fine di prevedere la qualità del prodotto dal momento in cui lascia la fabbrica fino alla fine della sua vita utile, dopo aver selezionato uno stress ambientale molto simile all'ambiente di mercato, lo scopo principale di impostare il livello di stress ambientale e il tempo di applicazione è valutare correttamente l’affidabilità del prodotto nel più breve tempo possibile.
Il test di affidabilità serve a determinare se i prodotti che hanno superato il test di qualificazione di affidabilità e vengono trasferiti alla produzione di massa soddisfano i requisiti di affidabilità specificati in condizioni specificate e a verificare se l'affidabilità del prodotto cambia con il processo, le attrezzature, il flusso di lavoro, e parti durante la produzione di massa. Diminuito a causa di cambiamenti nella qualità e altri fattori. Solo così è possibile fidarsi delle prestazioni del prodotto e garantire che la qualità del prodotto sia eccellente.
Classificazione dei test di affidabilità dei prodotti elettronici
01. Prova ambientale
Alcune monografie sull'affidabilità collocano i campioni in ambienti di stoccaggio, trasporto e lavoro naturali o simulati artificialmente, collettivamente denominati test ambientali. Sono utilizzati per valutare le prestazioni dei prodotti in vari ambienti (vibrazioni, urti, centrifugazione, temperatura, shock termico, vampate di calore, La capacità di adattarsi a condizioni come nebbia salina, bassa pressione atmosferica, ecc. è uno dei test importanti metodi per valutare l’affidabilità del prodotto, in genere si distinguono principalmente nelle seguenti tipologie:
(1) Cottura di stabilità, ovvero test di conservazione ad alta temperatura
Scopo del test: valutare l'impatto della conservazione ad alta temperatura sui prodotti senza applicare stress elettrico. I prodotti con gravi difetti si trovano in uno stato di non equilibrio, ovvero uno stato instabile. Il processo di transizione dallo stato di non equilibrio allo stato di equilibrio non è solo un processo che induce il fallimento di prodotti con gravi difetti, ma anche un processo di transizione che promuove i prodotti da uno stato instabile a uno stato stabile. .
Questa transizione è generalmente un cambiamento fisico e chimico e la sua velocità segue la formula di Arrhenius e aumenta esponenzialmente con la temperatura. Lo scopo dello stress da alta temperatura è quello di abbreviare il tempo di questo cambiamento. Pertanto, questo esperimento può essere considerato come un processo per stabilizzare le prestazioni del prodotto.
Condizioni di prova: generalmente vengono selezionati uno stress termico e un tempo di mantenimento costanti. L'intervallo di stress termico del microcircuito è compreso tra 75 e 400 gradi e il tempo di test è superiore a 24 ore. Prima e dopo il test, il campione da testare deve essere collocato per un certo periodo di tempo in un ambiente di test standard, con una temperatura di 25 ± 10 gradi e una pressione atmosferica di 86 kPa ~ 100 kPa. Nella maggior parte dei casi, il test dell'endpoint deve essere completato entro un tempo specificato dopo il test.
(2) Prova del ciclo di temperatura
Scopo del test: valutare la capacità del prodotto di resistere a un determinato tasso di variazione della temperatura e la sua capacità di resistere ad ambienti con temperature estremamente elevate ed estremamente basse. Viene impostato in base alle proprietà termomeccaniche del prodotto. Quando i materiali che compongono i componenti del prodotto hanno una scarsa corrispondenza termica o lo stress interno del componente è elevato, il test del ciclo termico può causare guasti al prodotto causati dal deterioramento dei difetti strutturali meccanici. Come perdite d'aria, rottura del cavo interno, crepe da trucioli, ecc.
Condizioni di prova: condotto in un ambiente gassoso. Controlla principalmente la temperatura e il tempo in cui il prodotto si trova ad alta e bassa temperatura e il tasso di conversione dello stato ad alta e bassa temperatura. La circolazione del gas nella camera di prova, la posizione del sensore di temperatura e la capacità termica dell'apparecchio sono tutti fattori importanti per garantire le condizioni di prova.
Il principio di controllo è che la temperatura, il tempo e il tasso di conversione richiesti dal test si riferiscono al prodotto da testare, non all'ambiente locale del test. Il tempo di commutazione del microcircuito non deve essere superiore a 1 minuto e il tempo di mantenimento ad alta o bassa temperatura non è inferiore a 10 minuti; la temperatura minima è -55 grado o -65-10 grado e la temperatura massima varia da 85+10 grado a 300+10 grado .
(3) Prova di shock termico
Scopo del test: valutare la capacità del prodotto di resistere a drastici cambiamenti di temperatura, ovvero di resistere a grandi velocità di cambiamento di temperatura. Il test può causare guasti al prodotto causati da difetti strutturali meccanici e deterioramento. Lo scopo del test dello shock termico e del test del ciclo termico sono sostanzialmente gli stessi, ma le condizioni del test dello shock termico sono molto più severe del test del ciclo termico.
(4) Prova a bassa pressione
Scopo del test: valutare l'adattabilità del prodotto agli ambienti di lavoro a bassa pressione (come ambienti di lavoro ad alta quota). Quando la pressione dell'aria diminuisce, la forza isolante dell'aria o dei materiali isolanti si indebolirà; si verificheranno facilmente scariche corona, aumento della perdita dielettrica e ionizzazione; la diminuzione della pressione dell'aria peggiorerà le condizioni di dissipazione del calore e aumenterà la temperatura dei componenti. Questi fattori faranno perdere al campione di prova le sue funzioni specificate in condizioni di bassa pressione e talvolta causeranno danni permanenti.
Condizioni di test: il campione da testare viene posto in una camera sigillata, viene applicata la tensione specificata e la temperatura del campione deve essere mantenuta nell'intervallo di {{0}},0 gradi da 20 minuti prima la pressione viene ridotta nella camera stagna fino al termine della prova. La camera sigillata viene ridotta dalla pressione normale alla pressione dell'aria specificata, quindi riportata alla pressione normale e durante questo processo viene monitorato se il campione di prova può funzionare normalmente. La frequenza della tensione applicata al campione di prova del microcircuito è compresa tra CC e 20 MHz. Il verificarsi di una scarica effetto corona sul terminale di tensione è considerato un guasto. Il valore di bassa pressione del test corrisponde all'altitudine ed è suddiviso in più livelli. Ad esempio, il valore della pressione atmosferica di livello A del test a bassa pressione del microcircuito è 58 kPa e l'altezza corrispondente è 4572 m. Il valore della pressione dell'aria a livello E è 1,1 kPa e l'altezza corrispondente è 30480 m, ecc.
(5) Test di resistenza all'umidità
Scopo del test: valutare la capacità dei microcircuiti di resistere al decadimento in condizioni umide e calde applicando uno stress accelerato. È progettato per i tipici ambienti a clima tropicale. I principali meccanismi di decadimento dei microcircuiti in condizioni umide e calde sono la corrosione causata da processi chimici e processi fisici causati dall'immersione, condensazione e congelamento del vapore acqueo che causano la crescita di microfessure. Il test esamina anche la possibilità che si verifichi o esacerba l'elettrolisi nei materiali che costituiscono il microcircuito in condizioni umide e calde. L'elettrolisi modificherà la resistenza del materiale isolante e ne indebolirà la capacità di resistere alla rottura dielettrica.
Condizioni di test: esistono due tipi di test delle vampate di calore, vale a dire il test delle vampate di calore variabili e il test delle vampate di calore costanti. Il test delle vampate di calore richiede che il campione da testare si trovi in un intervallo di umidità relativa compreso tra il 90% e il 100%. È necessario un certo periodo di tempo (solitamente 2,5 ore) per aumentare la temperatura da 25 gradi a 65 gradi e mantenerla per più di 3 ore; e poi ancora Nell'intervallo di umidità relativa compreso tra 80% e 100%, utilizzare un certo periodo di tempo (generalmente 2,5 ore) per abbassare la temperatura da 6 gradi a 25 gradi. Dopo un altro ciclo simile, abbassare la temperatura a qualsiasi umidità. a -10 gradi e conservarlo per più di 3 ore prima di tornare a uno stato in cui la temperatura è di 25 gradi e l'umidità relativa è pari o superiore all'80%. Questo completa un ciclo di alterazioni del sangue fino a vampate di calore, che dura circa 24 ore.
Generalmente, per un test di resistenza all’umidità, è necessario eseguire il suddetto ampio ciclo di vampate di calore alternate 10 volte. Durante il test, al campione da testare viene applicata una certa tensione. Il volume di ricambio d'aria al minuto nella camera di prova deve essere maggiore di 5 volte il volume della camera di prova. Il campione da testare dovrebbe essere quello che è stato sottoposto a prove non distruttive di tenuta del piombo.
(6) Prova in nebbia salina
Scopo del test: utilizzare un metodo accelerato per valutare la resistenza alla corrosione delle parti esposte dei componenti in nebbia salina, umidità e condizioni calde. È progettato per ambienti con clima tropicale marino o offshore. I componenti con struttura superficiale scadente corroderanno le parti esposte in condizioni di nebbia salina, umidità e caldo.
Condizioni di prova: il test in nebbia salina richiede che le parti esposte del campione di prova in direzioni diverse siano nelle stesse condizioni specificate in termini di temperatura, umidità e tasso di deposizione del sale ricevuto. Questo requisito è soddisfatto dalla distanza minima tra i campioni posizionati nella camera di prova e l'angolo con cui sono posizionati i campioni.
Temperatura del test: il requisito generale è (35+-3)'C e il tasso di deposizione del sale in 24 ore è 2X104mg/m2~5X104mg/m2. Il tasso di deposizione del sale e l'umidità sono determinati dalla temperatura e dalla concentrazione della soluzione salina che genera la nebbia salina e dal flusso d'aria che la attraversa. La proporzione di ossigeno e azoto nel flusso d'aria dovrebbe essere la stessa dell'aria.
Tempo di prova: generalmente suddiviso in 24h, 48h, 96h e 240h.
(7) Prova di irradiazione
Scopo del test: valutare la capacità operativa del microcircuito in un ambiente di irradiazione di particelle ad alta energia. L'ingresso di particelle ad alta energia nei microcircuiti causerà cambiamenti nella microstruttura che produrranno difetti o genereranno cariche o correnti aggiuntive. Ciò provoca il degrado dei parametri del microcircuito, il blocco, l'inversione del circuito o un picco di corrente che causa bruciature e guasti. L'irradiazione oltre un certo limite può causare danni permanenti ai microcircuiti.
Condizioni di prova: i test di irradiazione del microcircuito includono principalmente l'irradiazione di neutroni e l'irradiazione di raggi gamma. È ulteriormente suddiviso in test di irradiazione con dose totale e test di irradiazione con velocità di dose. L'irradiazione della dose testa tutti i microcircuiti di prova irradiati sotto forma di impulsi. Nel test, la stringa di dose e la dose totale di irradiazione devono essere rigorosamente controllate in base a diversi microcircuiti e diversi scopi del test. In caso contrario, il campione verrà danneggiato a causa dell'irradiazione superiore al limite oppure non sarà possibile ottenere il valore di soglia ricercato. I test sulle radiazioni devono avere misure di sicurezza per prevenire lesioni umane.
02.Prova di vita
Il test di vita è uno degli elementi più importanti e basilari nei test di affidabilità. Sottopone il prodotto a specifiche condizioni di test per esaminare i cambiamenti di guasto (danno) nel tempo. Attraverso il test di vita, possiamo comprendere le caratteristiche di vita del prodotto, i modelli di guasto, i tassi di guasto, la durata media e le varie modalità di guasto che possono verificarsi durante il test di vita. Se combinati con l'analisi dei guasti, i principali meccanismi di guasto che portano al guasto del prodotto possono essere ulteriormente chiariti, il che può servire come base per la progettazione dell'affidabilità, la previsione dell'affidabilità, il miglioramento della qualità del nuovo prodotto e la determinazione di screening ragionevoli e test di routine (garanzia del lotto) condizioni.
Se per abbreviare il tempo di prova, la prova può essere eseguita aumentando la sollecitazione senza modificare il meccanismo di rottura, si tratta di una prova di vita accelerata. Il livello di affidabilità dei prodotti può essere valutato attraverso test di vita e il livello di affidabilità dei nuovi prodotti può essere migliorato attraverso feedback sulla qualità.
Scopo del test di vita: valutare la qualità e l'affidabilità del prodotto in condizioni specificate e durante l'intero tempo di funzionamento. Per rendere i risultati del test più rappresentativi, il numero di campioni testati deve essere sufficiente.
Condizioni di test: il test di vita del microcircuito è suddiviso in test di vita in stato stazionario, test di vita intermittente e test di vita simulata.
Il test di vita a regime è un test che deve essere eseguito sui microcircuiti. Durante il test, il campione in prova deve essere alimentato con l'alimentazione adeguata per mantenerlo in normali condizioni di funzionamento. La temperatura dell'ambiente di test di vita stazionaria standard militare nazionale è di 125°C e il tempo è di 1000 ore. I test accelerati possono aumentare la temperatura e ridurre i tempi.
La temperatura della custodia del microcircuito di potenza è generalmente maggiore della temperatura ambiente. Durante il test, la temperatura ambiente può essere mantenuta inferiore a 125 gradi. La temperatura ambiente o la temperatura dell'involucro del test di durata in stato stazionario del microcircuito deve basarsi sul fatto che la temperatura di giunzione del microcircuito sia uguale alla temperatura di giunzione nominale.
Il test di vita intermittente richiede l'interruzione del microcircuito sottoposto a test a una determinata frequenza o l'applicazione improvvisa di una tensione e di un segnale di polarizzazione. Le altre condizioni di test sono le stesse del test di durata in condizioni stazionarie.
Il test di vita simulato è un test combinato che simula l'ambiente applicativo del circuito. Le sue sollecitazioni combinate includono quattro stress test meccanici, di umidità e a bassa pressione: quattro stress test meccanici, di temperatura, di umidità ed elettrici, ecc.
03.Prova di screening
Il test di screening è un test non distruttivo che ispeziona completamente il prodotto. Lo scopo è selezionare prodotti con determinate caratteristiche o eliminare precocemente prodotti che si guastano, in modo da migliorare l'affidabilità del prodotto. Durante il processo di fabbricazione dei prodotti, a causa di difetti dei materiali o processi fuori controllo, in alcuni prodotti si verificano i cosiddetti difetti o guasti precoci. Se questi difetti o guasti possono essere eliminati tempestivamente, il livello di affidabilità del prodotto può essere garantito nell'uso reale.
Caratteristiche dei test di screening dell'affidabilità:
1. Questo tipo di test non è un campionamento, ma un test al 100%;
2. Questo test può migliorare il livello di affidabilità generale dei prodotti qualificati, ma non può migliorare l'affidabilità intrinseca del prodotto, ovvero non può aumentare la durata di ciascun prodotto;
3. L'effetto dello screening non può essere valutato semplicemente in base al tasso di eliminazione dello screening. L'elevato tasso di eliminazione può essere dovuto a gravi difetti nella progettazione, nei componenti, nei processi, ecc. del prodotto stesso, ma potrebbe anche essere dovuto all'eccessiva intensità dello stress di screening.
Il basso tasso di eliminazione potrebbe essere dovuto a pochi difetti del prodotto, ma potrebbe anche essere causato dall'intensità dello stress di screening e dal tempo di test insufficiente. La qualità del metodo di screening viene solitamente valutata dal tasso di eliminazione dello screening Q e dal valore dell'effetto di screening B: un metodo di screening ragionevole dovrebbe avere un valore B elevato e un valore Q moderato.
04Test di utilizzo sul campo
I vari test sopra menzionati sono stati condotti simulando le condizioni sul campo. A causa delle limitazioni delle condizioni delle apparecchiature, i test di simulazione spesso possono applicare solo una singola sollecitazione al prodotto e talvolta è possibile applicare doppie sollecitazioni. Queste sono molto diverse dalle effettive condizioni ambientali di utilizzo e pertanto non riescono a esporre in modo veritiero e completo la qualità del prodotto. I test di utilizzo sul campo sono diversi perché vengono condotti sul luogo di utilizzo, quindi possono riflettere in modo più fedele l'affidabilità del prodotto. I dati ottenuti sono di grande valore per la previsione, la progettazione e la garanzia dell'affidabilità del prodotto. I test di utilizzo sul campo svolgono un ruolo maggiore nella formulazione di piani di test di affidabilità, nella verifica dei metodi di test di affidabilità e nella valutazione dell'accuratezza dei test.
05 Prova di identificazione
Il test di qualificazione è un test eseguito per valutare il livello di affidabilità di un prodotto. Si tratta di un piano di campionamento sviluppato sulla base della teoria del campionamento. I test di qualificazione vengono condotti in condizioni che garantiscono che i produttori non causino il rifiuto dei prodotti che soddisfano gli standard di qualità.
I test di qualificazione dell'affidabilità sono divisi in due categorie: una è costituita dai test di qualificazione dell'affidabilità del prodotto e l'altra sono i test di qualificazione dell'affidabilità del processo (compresi i materiali).
I test di qualificazione dell'affidabilità del prodotto vengono generalmente condotti quando vengono finalizzate la progettazione e la produzione di un nuovo prodotto. Lo scopo è valutare se gli indicatori di prodotto soddisfano pienamente i requisiti di progettazione e valutare se il prodotto soddisfa i requisiti di affidabilità predeterminati. Il contenuto del test è generalmente coerente con l'ispezione della coerenza della qualità. Vengono eseguiti tutti e quattro i gruppi di test A, B, C e D e anche i prodotti con requisiti di intensità di resistenza alle radiazioni devono essere sottoposti a test del gruppo E. I test di qualificazione dell'affidabilità sono richiesti anche quando si verificano cambiamenti significativi nella progettazione, nella struttura, nei materiali o nei processi del prodotto.
Il test di qualificazione dell'affidabilità del processo (compresi i materiali) viene utilizzato per valutare se le capacità di selezione e controllo dei materiali e dei processi della linea di produzione possono garantire la qualità e l'affidabilità dei prodotti fabbricati e se possono soddisfare i requisiti di un determinato livello di garanzia della qualità .
06.Altri
(1)Prova di accelerazione costante
Lo scopo di questo test è valutare la capacità del circuito di sopportare accelerazioni costanti. Può esporre guasti causati dalla bassa resistenza strutturale del microcircuito e da difetti meccanici. Caduta di trucioli, circuito aperto del cavo interno, deformazione del guscio del tubo, perdite d'aria, ecc.
Condizioni di prova: viene applicata un'accelerazione costante maggiore di 1 mm nella direzione di rimozione del chip del microcircuito, nella direzione di compressione e nella direzione perpendicolare a questa direzione. L'intervallo dei valori di accelerazione è generalmente compreso tra 49.000 m/s:-1225000m/sV5 000~125.000z). Durante il test, l'alloggiamento del microcircuito deve essere fissato rigidamente sull'acceleratore costante.
(2) Prova di impatto meccanico
Lo scopo di questo test è valutare la capacità del microcircuito di resistere agli shock meccanici. Cioè, viene valutata la capacità del microcircuito di resistere a una forza improvvisa. I microcircuiti possono essere sottoposti a sollecitazioni improvvise durante il carico, lo scarico, il trasporto e il lavoro in loco. Ad esempio, i microcircuiti saranno soggetti a improvvisi stress meccanici in caso di caduta o collisione. Queste sollecitazioni possono causare la caduta dei chip del microcircuito, l'apertura dei conduttori interni, la deformazione dei gusci dei tubi, perdite d'aria e altri guasti.
Condizioni di prova: durante la prova, l'involucro del microcircuito deve essere fissato rigidamente alla base del banco di prova e i conduttori esterni devono essere protetti. Cinque impulsi d'urto meccanici a onda semisinusoidale vengono applicati a ciascuna direzione di espulsione del chip, direzione di pressatura e direzione perpendicolare a questa direzione del microcircuito. L'intervallo dei valori di accelerazione di picco dell'impulso di impatto è generalmente 4900m/s2~294 000m/s2 (500g~30000g). La durata dell'impulso è 0,1 ms-1,0 ms e la distorsione consentita non è superiore al 20% dell'accelerazione di picco.
(3) Prova di vibrazione meccanica
Esistono quattro tipi principali di test di vibrazione: test di vibrazione a frequenza di scansione, test di fatica da vibrazione, test di rumore da vibrazione e test di vibrazione casuale. Lo scopo è valutare la solidità strutturale e la stabilità delle caratteristiche elettriche dei microcircuiti in diverse condizioni di vibrazione.
Il test di vibrazione con scansione di frequenza fa vibrare il microcircuito con ampiezza costante e il suo valore di picco di accelerazione è generalmente suddiviso in tre livelli: 196 m/s: (20e), 490 m/s2 (50 g) e 686 m/s2 (70 g). La frequenza di vibrazione cambia nel tempo nell'intervallo da 20 Hz a 2000 Hz. Il tempo necessario affinché la frequenza di vibrazione passi da 20 Hz a 2 000HZ e torni a 20 Hz non è inferiore a 4 mm e deve essere ripetuto cinque volte in tre direzioni reciprocamente perpendicolari (una delle quali è perpendicolare al chip) .
Anche la prova di fatica da vibrazione prevede che il microcircuito vibri con ampiezza costante, ma la sua frequenza di vibrazione è fissa, generalmente decine o centinaia di Hz, e i suoi picchi di accelerazione sono generalmente suddivisi in 196ms2 (20g), 490m/s2 (50g) e 686ms2 ( 70g) Terza marcia. Esegui questa operazione una volta in ciascuna delle tre direzioni perpendicolari tra loro (una direzione è perpendicolare al chip) e il tempo per ogni volta è di circa 32 ore.
Le condizioni di prova del test di vibrazione casuale servono a simulare le vibrazioni che possono verificarsi in vari ambienti moderni. L'ampiezza delle vibrazioni casuali ha una distribuzione gaussiana. La relazione tra densità spettrale di accelerazione e frequenza è specifica. La gamma di frequenza va da decine a 2000 HZ.
Le condizioni di prova del test di vibrazione e rumore sono sostanzialmente le stesse del test di vibrazione radicale. Quando il microcircuito viene fatto vibrare con ampiezza costante, il suo valore di picco di accelerazione non è generalmente inferiore a 196 m/s2 (20 g). La frequenza di vibrazione cambia logaritmicamente con il tempo nell'intervallo da 20 HZ a 2000 Hz. Il tempo necessario affinché la frequenza di vibrazione passi da 20 HZ a 2000 Hz e torni a 20 HZ non è inferiore a 4 minuti e dovrebbe essere eseguita una volta in tre direzioni reciprocamente perpendicolari (una delle quali è perpendicolare al chip).
Ma il microcircuito deve applicare la tensione e la corrente specificate. Misurare se la tensione massima di uscita del rumore alla resistenza di carico specificata supera il valore specificato durante il test.