En términos generales, las pruebas realizadas para evaluar y analizar la confiabilidad de los productos electrónicos se denominan pruebas de confiabilidad. Para predecir la calidad del producto desde el momento en que sale de fábrica hasta el final de su vida útil, después de seleccionar un estrés ambiental que sea muy similar al entorno del mercado, el objetivo principal es establecer el nivel de estrés ambiental y el tiempo de aplicación. es evaluar correctamente la confiabilidad del producto en el menor tiempo posible.
La prueba de confiabilidad es para determinar si los productos que han pasado la prueba de calificación de confiabilidad y se transfieren a la producción en masa cumplen con los requisitos de confiabilidad especificados en condiciones específicas, y para verificar si la confiabilidad del producto cambia con el proceso, las herramientas, el flujo de trabajo, y piezas durante la producción en masa. Disminuido debido a cambios en la calidad y otros factores. Sólo así se puede confiar en el rendimiento del producto y su calidad puede ser excelente.
Clasificación de pruebas de confiabilidad de productos electrónicos.
01. Prueba ambiental
Algunas monografías de confiabilidad colocan muestras en entornos de almacenamiento, transporte y trabajo simulados de forma natural o artificial, denominados colectivamente pruebas ambientales. Se utilizan para evaluar el rendimiento de los productos en diversos entornos (vibración, choque, centrifugación, temperatura, choque térmico, sofocos. La capacidad de adaptarse a condiciones como niebla salina, baja presión de aire, etc. es una de las pruebas importantes Métodos para evaluar la confiabilidad del producto. Generalmente, existen principalmente los siguientes tipos:
(1) Cocción de estabilidad, es decir, prueba de almacenamiento a alta temperatura.
Propósito de la prueba: Evaluar el impacto del almacenamiento a alta temperatura en productos sin aplicar estrés eléctrico. Los productos con defectos graves se encuentran en un estado de desequilibrio, que es un estado inestable. El proceso de transición del estado de no equilibrio al estado de equilibrio no es sólo un proceso que induce la falla de productos con defectos graves, sino también un proceso de transición que promueve productos de un estado inestable a un estado estable. .
Esta transición es generalmente un cambio físico y químico, y su velocidad sigue la fórmula de Arrhenius y aumenta exponencialmente con la temperatura. El propósito del estrés por altas temperaturas es acortar el tiempo de este cambio. Por lo tanto, este experimento puede considerarse como un proceso para estabilizar el rendimiento del producto.
Condiciones de prueba: Generalmente, se seleccionan una tensión de temperatura y un tiempo de mantenimiento constantes. El rango de tensión de temperatura del microcircuito es de 75 grados a 400 grados y el tiempo de prueba es de más de 24 horas. Antes y después de la prueba, la muestra a analizar debe colocarse durante un cierto período de tiempo en un entorno de prueba estándar, con una temperatura de 25 ± 10 grados y una presión de aire de 86 kPa ~ 100 kPa. En la mayoría de los casos, la prueba de punto final debe completarse dentro de un tiempo específico después de la prueba.
(2) Prueba de ciclo de temperatura
Propósito de la prueba: Evaluar la capacidad del producto para soportar una determinada tasa de cambio de temperatura y su capacidad para soportar ambientes con temperaturas extremadamente altas y extremadamente bajas. Se fija en función de las propiedades termomecánicas del producto. Cuando los materiales que componen los componentes del producto tienen una mala adaptación térmica, o la tensión interna del componente es grande, la prueba del ciclo de temperatura puede causar fallas en el producto causadas por el deterioro de defectos estructurales mecánicos. Como fugas de aire, roturas de cables internos, grietas en virutas, etc.
Condiciones de prueba: Realizado en un ambiente gaseoso. Controla principalmente la temperatura y el tiempo cuando el producto está a temperaturas altas y bajas y la tasa de conversión de estado de temperatura alta y baja. La circulación de gas en la cámara de prueba, la posición del sensor de temperatura y la capacidad calorífica del dispositivo son factores importantes para garantizar las condiciones de prueba.
El principio de control es que la temperatura, el tiempo y la tasa de conversión requeridos por la prueba se refieren al producto que se está probando, no al entorno local de la prueba. Se requiere que el tiempo de conmutación del microcircuito no sea superior a 1 minuto y el tiempo de mantenimiento a temperatura alta o baja no sea inferior a 10 minutos; la temperatura baja es -55 grados o -65-10 grados, y la temperatura alta oscila entre 85+10 grados y 300+10 grados.
(3) Prueba de choque térmico
Propósito de la prueba: Evaluar la capacidad del producto para soportar cambios drásticos de temperatura, es decir, para soportar grandes velocidades de cambio de temperatura. La prueba puede causar fallas en el producto causadas por defectos estructurales mecánicos y deterioro. El propósito de la prueba de choque térmico y la prueba del ciclo de temperatura son básicamente los mismos, pero las condiciones de la prueba de choque térmico son mucho más severas que las de la prueba del ciclo de temperatura.
(4) Prueba de baja presión
Propósito de la prueba: Evaluar la adaptabilidad del producto a entornos de trabajo de baja presión (como entornos de trabajo a gran altitud). Cuando la presión del aire disminuye, la resistencia del aislamiento del aire o de los materiales aislantes se debilitará; fácilmente se producirán descargas en corona, aumento de la pérdida dieléctrica e ionización; la disminución de la presión del aire empeorará las condiciones de disipación de calor y aumentará la temperatura de los componentes. Estos factores harán que la muestra de prueba pierda sus funciones especificadas en condiciones de baja presión y, en ocasiones, causarán daños permanentes.
Condiciones de prueba: la muestra a analizar se coloca en una cámara sellada, se aplica el voltaje especificado y se requiere que la temperatura de la muestra se mantenga en el rango de {{0}}.0 grados desde 20 minutos antes. la presión se reduce en la cámara sellada hasta el final de la prueba. La cámara sellada se reduce de la presión normal a la presión de aire especificada y luego se regresa a la presión normal, y durante este proceso se monitorea si la muestra de prueba puede funcionar normalmente. La frecuencia del voltaje aplicado a la muestra de prueba del microcircuito está en el rango de CC a 20 MHz. La aparición de una descarga de corona en el terminal de voltaje se considera una falla. El valor de baja presión de la prueba corresponde a la altitud y se divide en varios niveles. Por ejemplo, el valor de presión de aire de nivel A de la prueba de baja presión del microcircuito es 58 kPa y la altura correspondiente es 4572 m. El valor de presión del aire del nivel E es 1,1 kPa y la altura correspondiente es 30480 m, etc.
(5) Prueba de resistencia a la humedad
Propósito de la prueba: Evaluar la capacidad de los microcircuitos para resistir la descomposición en condiciones de humedad y calor mediante la aplicación de tensión acelerada. Está diseñado para ambientes típicos de clima tropical. Los principales mecanismos de descomposición de los microcircuitos en condiciones de humedad y calor son la corrosión causada por procesos químicos y los procesos físicos causados por la inmersión, condensación y congelación del vapor de agua que provocan el crecimiento de microfisuras. La prueba también examina la posibilidad de que se produzca o agrave la electrólisis en los materiales que constituyen el microcircuito en condiciones de humedad y calor. La electrólisis cambiará la resistencia del material aislante y debilitará su capacidad para resistir la ruptura dieléctrica.
Condiciones de prueba: Hay dos tipos de pruebas de sofocos, a saber, prueba de sofocos variables y prueba de sofocos constantes. La prueba de sofocos requiere que la muestra a analizar esté en un rango de humedad relativa del 90% al 100%. Se necesita un cierto período de tiempo (generalmente 2,5 h) para elevar la temperatura de 25 grados a 65 grados y mantenerla durante más de 3 h; y luego nuevamente Dentro del rango de humedad relativa del 80% al 100%, use un cierto período de tiempo (generalmente 2,5 horas) para bajar la temperatura de 6 grados a 25 grados. Después de otro ciclo de este tipo, baje la temperatura con cualquier humedad. a -10 grados y manténgalo durante más de 3 horas antes de volver a un estado en el que la temperatura sea de 25 grados y la humedad relativa sea igual o superior al 80 %. Esto completa un ciclo de cambios sanguíneos a sofocos, que dura aproximadamente 24 horas.
Generalmente, para una prueba de resistencia a la humedad, el ciclo largo mencionado anteriormente de sofocos alternos debe realizarse 10 veces. Durante la prueba, se aplica un cierto voltaje a la muestra que se está probando. Se requiere que el volumen de intercambio de aire por minuto en la cámara de prueba sea mayor que 5 veces el volumen de la cámara de prueba. La muestra a analizar debe ser una que haya sido sometida a pruebas de estanqueidad del cable no destructivas.
(6) Prueba de niebla salina
Propósito de la prueba: utilizar un método acelerado para evaluar la resistencia a la corrosión de las partes expuestas de los componentes bajo niebla salina, humedad y condiciones de calor. Está diseñado para entornos climáticos costeros o marinos tropicales. Los componentes con una estructura superficial deficiente corroerán las piezas expuestas en condiciones de niebla salina, humedad y calor.
Condiciones de prueba: La prueba de niebla salina requiere que las partes expuestas de la muestra de prueba en diferentes direcciones estén bajo las mismas condiciones especificadas en términos de temperatura, humedad y tasa de deposición de sal recibida. Este requisito se cumple mediante la distancia mínima entre las muestras colocadas en la cámara de prueba y el ángulo en el que se colocan las muestras.
Temperatura de prueba: el requisito general es (35+-3)'C y la tasa de deposición de sal en 24 horas es 2X104 mg/m2 ~ 5X104 mg/m2. La tasa de deposición de sal y la humedad están determinadas por la temperatura y la concentración de la solución salina que genera la niebla salina y el flujo de aire que fluye a través de ella. La proporción de oxígeno y nitrógeno en el flujo de aire debe ser la misma que la del aire.
Tiempo de prueba: generalmente dividido en 24h, 48h, 96h y 240h.
(7) prueba de irradiación
Propósito de la prueba: Evaluar la capacidad de funcionamiento del microcircuito en un entorno de irradiación de partículas de alta energía. La entrada de partículas de alta energía en los microcircuitos provocará cambios en la microestructura para producir defectos o generar cargas o corrientes adicionales. Esto da como resultado la degradación de los parámetros del microcircuito, bloqueo, inversión del circuito o sobrecorriente que causa desgaste y fallas. La irradiación más allá de cierto límite puede causar daños permanentes a los microcircuitos.
Condiciones de prueba: Las pruebas de irradiación de microcircuitos incluyen principalmente irradiación de neutrones e irradiación de rayos gamma. Se divide además en prueba de irradiación de dosis total y prueba de irradiación de tasa de dosis. La irradiación de tasa de dosis prueba todos los microcircuitos de prueba irradiados en forma de pulsos. En la prueba, la cadena de dosis y la dosis total de irradiación deben controlarse estrictamente en función de diferentes microcircuitos y diferentes propósitos de la prueba. De lo contrario, la muestra se dañará debido a que la irradiación excede el límite o no se obtendrá el valor umbral buscado. Las pruebas de radiación deben contar con medidas de seguridad para evitar lesiones humanas.
02.Prueba de vida
La prueba de vida es uno de los elementos más importantes y básicos de las pruebas de confiabilidad. Pone el producto bajo condiciones de prueba específicas para examinar sus cambios de falla (daño) con el tiempo. A través de la prueba de vida, podemos comprender las características de vida del producto, los patrones de falla, las tasas de falla, la vida útil promedio y varios modos de falla que pueden ocurrir durante la prueba de vida. Si se combina con el análisis de fallas, se pueden aclarar aún más los principales mecanismos de falla que conducen a la falla del producto, lo que puede servir como base para el diseño de confiabilidad, la predicción de confiabilidad, la mejora de la calidad de nuevos productos y la determinación de pruebas razonables de detección y rutina (garantía de lote). condiciones.
Si para acortar el tiempo de prueba, la prueba se puede realizar aumentando la tensión sin cambiar el mecanismo de falla, esta es una prueba de vida acelerada. El nivel de confiabilidad de los productos se puede evaluar mediante pruebas de vida útil y el nivel de confiabilidad de los productos nuevos se puede mejorar mediante comentarios de calidad.
Propósito de la prueba de vida: Evaluar la calidad y confiabilidad del producto en condiciones específicas y durante todo el tiempo de trabajo. Para que los resultados de las pruebas sean más representativos, el número de muestras analizadas debe ser suficiente.
Condiciones de prueba: La prueba de vida del microcircuito se divide en prueba de vida en estado estable, prueba de vida intermitente y prueba de vida simulada.
La prueba de vida en estado estacionario es una prueba que debe realizarse en microcircuitos. Durante la prueba, se requiere que la muestra bajo prueba reciba la energía adecuada para mantenerla en condiciones normales de funcionamiento. La temperatura ambiente de la prueba de vida en estado estable estándar militar nacional es de 125 ° C y el tiempo es de 1000 h. Las pruebas aceleradas pueden aumentar la temperatura y acortar el tiempo.
La temperatura de la carcasa del microcircuito de potencia es generalmente mayor que la temperatura ambiente. Durante la prueba, la temperatura ambiente se puede mantener por debajo de 125 grados. La temperatura ambiente o la temperatura de la caja de la prueba de vida en estado estable del microcircuito debe basarse en que la temperatura de la unión del microcircuito sea igual a la temperatura nominal de la unión.
La prueba de vida intermitente requiere cortar el microcircuito bajo prueba a una frecuencia determinada o aplicar repentinamente un voltaje y una señal de polarización. Otras condiciones de prueba son las mismas que las de la prueba de vida en estado estacionario.
La prueba de vida simulada es una prueba combinada que simula el entorno de aplicación del circuito. Sus tensiones combinadas incluyen cuatro pruebas de estrés mecánicas, de humedad y baja presión: cuatro pruebas de estrés mecánicas, de temperatura, humedad y eléctricas, etc.
03.Prueba de detección
La prueba de detección es una prueba no destructiva que inspecciona completamente el producto. El propósito es seleccionar productos con ciertas características o eliminar productos que fallan temprano, para mejorar la confiabilidad del producto. Durante el proceso de fabricación de productos, debido a defectos de material o procesos fuera de control, en algunos productos se producen los llamados defectos o fallos tempranos. Si estos defectos o fallas pueden eliminarse tempranamente, se puede garantizar el nivel de confiabilidad del producto en el uso real.
Características de las pruebas de detección de confiabilidad:
1. Este tipo de prueba no es un muestreo, sino una prueba del 100%;
2. Esta prueba puede mejorar el nivel de confiabilidad general de los productos calificados, pero no puede mejorar la confiabilidad inherente del producto, es decir, no puede aumentar la vida útil de cada producto;
3. El efecto del cribado no puede evaluarse simplemente mediante la tasa de eliminación del cribado. La alta tasa de eliminación puede deberse a defectos graves en el diseño, componentes, procesos, etc. del producto en sí, pero también puede deberse a que la intensidad de la tensión de cribado es demasiado alta.
La baja tasa de eliminación puede deberse a pocos defectos del producto, pero también puede deberse a la intensidad del estrés de detección y al tiempo de prueba insuficiente. La calidad del método de detección generalmente se evalúa mediante la tasa de eliminación de detección Q y el valor B del efecto de detección: un método de detección razonable debe tener un valor B grande y un valor Q moderado.
04Prueba de uso en campo
Las diversas pruebas anteriores se realizaron simulando condiciones de campo. Debido a las limitaciones de las condiciones del equipo, las pruebas de simulación a menudo solo pueden aplicar una única tensión al producto y, a veces, se pueden aplicar tensiones dobles. Esto es muy diferente de las condiciones ambientales de uso reales y, por lo tanto, no expone de manera veraz y completa la calidad del producto. Las pruebas de uso en campo son diferentes porque se realizan en el sitio de uso, por lo que pueden reflejar más fielmente la confiabilidad del producto. Los datos obtenidos son de gran valor para la predicción, el diseño y la garantía de la confiabilidad del producto. Las pruebas de uso en campo desempeñan un papel más importante en la formulación de planes de pruebas de confiabilidad, la verificación de métodos de prueba de confiabilidad y la evaluación de la precisión de las pruebas.
05 Prueba de identificación
La prueba de calificación es una prueba realizada para evaluar el nivel de confiabilidad de un producto. Es un plan de muestreo desarrollado con base en la teoría del muestreo. Las pruebas de calificación se llevan a cabo en condiciones que garantizan que los productores no provoquen el rechazo de productos que cumplan con los estándares de calidad.
Las pruebas de calificación de confiabilidad se dividen en dos categorías: una son las pruebas de calificación de confiabilidad del producto y la otra son las pruebas de calificación de confiabilidad del proceso (incluido el material).
Las pruebas de calificación de confiabilidad del producto generalmente se llevan a cabo cuando se finaliza el diseño y la producción de nuevos productos. El propósito es evaluar si los indicadores del producto cumplen completamente con los requisitos de diseño y evaluar si el producto cumple con los requisitos de confiabilidad predeterminados. El contenido de la prueba generalmente coincide con la inspección de consistencia de la calidad. Se realizan los cuatro grupos de pruebas A, B, C y D, y los productos con requisitos de intensidad de resistencia a la radiación también deben someterse a las pruebas del grupo E. También se requieren pruebas de calificación de confiabilidad cuando existen cambios significativos en el diseño, estructura, materiales o procesos del producto.
La prueba de calificación de confiabilidad del proceso (incluidos los materiales) se utiliza para evaluar si las capacidades de selección y control de materiales y procesos de la línea de producción pueden garantizar la calidad y confiabilidad de los productos fabricados, y si pueden cumplir con los requisitos de un cierto nivel de garantía de calidad. .
06.Otros
(1)Prueba de aceleración constante
El propósito de esta prueba es evaluar la capacidad del circuito para soportar una aceleración constante. Puede exponer fallas causadas por baja resistencia estructural del microcircuito y defectos mecánicos. Como caída de chip, circuito abierto del cable interno, deformación de la carcasa del tubo, fuga de aire, etc.
Condiciones de prueba: se aplica una aceleración constante superior a 1 mm en la dirección de extracción del chip del microcircuito, en la dirección de compresión y en la dirección perpendicular a esta dirección. El rango de valores de aceleración generalmente está entre 49000 m/s:-1225000m/sV5 000~125000z). Durante la prueba, la carcasa del microcircuito debe fijarse rígidamente al acelerador constante.
(2) Prueba de impacto mecánico
El objetivo de esta prueba es evaluar la capacidad del microcircuito para resistir golpes mecánicos. Es decir, se evalúa la capacidad del microcircuito para resistir una fuerza repentina. Los microcircuitos pueden sufrir tensiones repentinas durante la carga, descarga, transporte y trabajo en el sitio. Por ejemplo, los microcircuitos estarán sujetos a tensiones mecánicas repentinas cuando se caigan o choquen. Estas tensiones pueden provocar que los chips del microcircuito se caigan, que los cables internos se abran, que las carcasas de los tubos se deformen, que haya fugas de aire y otras fallas.
Condiciones de prueba: durante la prueba, la carcasa del microcircuito debe fijarse rígidamente a la base del banco de pruebas y los cables exteriores deben protegerse. Se aplican cinco pulsos de choque mecánico de media onda sinusoidal a cada una de las direcciones de expulsión del chip del microcircuito, dirección de presión y dirección perpendicular a esta dirección. El rango del valor máximo de aceleración del pulso de impacto es generalmente 4900m/s2~294 000m/s2 (500g~30000g). La duración del pulso es 0,1 ms-1.0 ms y la distorsión permitida no supera el 20 % de la aceleración máxima.
(3) Prueba de vibración mecánica
Hay cuatro tipos principales de pruebas de vibración: prueba de vibración de frecuencia de barrido, prueba de fatiga por vibración, prueba de ruido por vibración y prueba de vibración aleatoria. El propósito es evaluar la solidez estructural y la estabilidad de las características eléctricas de microcircuitos bajo diferentes condiciones de vibración.
La prueba de vibración de barrido de frecuencia hace que el microcircuito vibre con amplitud constante y su valor máximo de aceleración generalmente se divide en tres niveles: 196 m/s: (20e), 490 m/s2 (50 g) y 686 m/s2 (70 g). La frecuencia de vibración cambia con el tiempo en el rango de 20 Hz a 2000 Hz. El tiempo necesario para que la frecuencia de vibración pase de 20 Hz a 2 000 HZ y vuelva a 20 Hz no es inferior a 4 mm, y debe realizarse cinco veces en tres direcciones mutuamente perpendiculares (una de las cuales es perpendicular al chip). .
La prueba de fatiga por vibración también requiere que el microcircuito vibre con amplitud constante, pero su frecuencia de vibración es fija, generalmente de decenas a cientos de Hz, y sus picos de aceleración generalmente se dividen en 196 ms2 (20 g), 490 m/s2 (50 g) y 686 ms2 ( 70g) Tercera marcha. Realice esto una vez en cada una de las tres direcciones que son perpendiculares entre sí (una dirección es perpendicular al chip) y el tiempo para cada vez es de aproximadamente 32 horas.
Las condiciones de prueba de vibración aleatoria tienen como objetivo simular las vibraciones que pueden ocurrir en diversos entornos de campo modernos. La amplitud de las vibraciones aleatorias tiene una distribución gaussiana. La relación entre la densidad espectral de aceleración y la frecuencia es específica. El rango de frecuencia es de decenas a 2000 HZ.
Las condiciones de prueba de vibración y ruido son básicamente las mismas que las de la prueba de vibración de barrido. Cuando se hace vibrar el microcircuito con amplitud constante, su valor máximo de aceleración generalmente no es inferior a 196 m/s2 (20 g). La frecuencia de vibración cambia logarítmicamente con el tiempo en el rango de 20 HZ a 2000 Hz. El tiempo necesario para que la frecuencia de vibración pase de 20 HZ a 2000 Hz y vuelva a 20 HZ no es inferior a 4 minutos, y debe realizarse una vez en tres direcciones mutuamente perpendiculares (una de las cuales es perpendicular al chip).
Pero el microcircuito debe aplicar voltaje y corriente específicos. Mida si el voltaje de salida de ruido máximo en la resistencia de carga especificada excede el valor especificado durante la prueba.