Obecně řečeno, testy prováděné za účelem hodnocení a analýzy spolehlivosti elektronických produktů se nazývají testy spolehlivosti. Aby bylo možné předvídat kvalitu produktu od okamžiku, kdy opustí továrnu až do konce své životnosti, po výběru zátěže prostředí, která je velmi podobná tržnímu prostředí, Hlavním účelem nastavení úrovně zátěže prostředí a doby aplikace je správně vyhodnotit spolehlivost produktu v co nejkratším čase.
Zkouška spolehlivosti má zjistit, zda výrobky, které prošly kvalifikační zkouškou spolehlivosti a jsou převedeny do sériové výroby, splňují stanovené požadavky na spolehlivost za stanovených podmínek, a ověřit, zda se spolehlivost výrobku mění s procesem, nástrojem, pracovním postupem, a díly při sériové výrobě. Snížilo se v důsledku změn kvality a dalších faktorů. Pouze díky tomu lze důvěřovat výkonu produktu a jeho kvalitě být vynikající.
Elektronická klasifikace testu spolehlivosti výrobků
01. Environmentální zkouška
Některé monografie spolehlivosti umisťují vzorky do přirozených nebo uměle simulovaných skladovacích, přepravních a pracovních prostředí, souhrnně označovaných jako environmentální testy. Používají se k posouzení výkonu výrobků v různých prostředích (vibrace, šok, odstřeďování, teplota, teplotní šok, návaly horka, Schopnost přizpůsobit se podmínkám, jako je solná mlha, nízký tlak vzduchu atd., je jedním z důležitých testů metody hodnocení spolehlivosti produktu. Obecně existují především tyto typy:
(1) Pečení stability, to znamená test skladování při vysoké teplotě
Účel testu: Vyhodnotit dopad skladování při vysoké teplotě na produkty bez elektrického namáhání. Výrobky s vážnými vadami jsou v nerovnovážném stavu, což je nestabilní stav. Proces přechodu z nerovnovážného stavu do rovnovážného stavu není pouze procesem, který vyvolává selhání produktů s vážnými defekty, ale také procesem přechodu, který podporuje produkty z nestabilního stavu do stavu stabilního. .
Tento přechod je obecně fyzikální a chemická změna a jeho rychlost se řídí Arrheniovým vzorcem a zvyšuje se exponenciálně s teplotou. Účelem vysokoteplotního stresu je zkrátit dobu této změny. Proto lze tento experiment považovat za proces stabilizace výkonu produktu.
Zkušební podmínky: Obecně se volí konstantní teplotní namáhání a doba výdrže. Rozsah teplotního namáhání mikroobvodu je 75 stupňů až 400 stupňů a doba testu je více než 24 hodin. Před a po testu musí být testovaný vzorek umístěn na určitou dobu ve standardním testovacím prostředí s teplotou 25 ± 10 stupňů a tlakem vzduchu 86 kPa ~ 100 kPa. Ve většině případů je požadováno, aby byl test koncového bodu dokončen ve stanovené době po testu.
(2) Test teplotního cyklu
Účel testu: Posoudit schopnost produktu odolat určité rychlosti změny teploty a jeho schopnost odolat prostředí s extrémně vysokou teplotou a extrémně nízkou teplotou. Nastavuje se na základě termomechanických vlastností produktu. Když materiály, které tvoří součásti produktu, mají špatné tepelné přizpůsobení nebo je vnitřní pnutí součásti velké, test teplotního cyklu může způsobit selhání produktu způsobené zhoršením mechanických konstrukčních defektů. Jako je únik vzduchu, vnitřní prasknutí olova, praskliny od třísek atd.
Zkušební podmínky: Provádí se v plynném prostředí. Řídí především teplotu a čas, kdy je produkt při vysokých a nízkých teplotách, a rychlost přeměny stavu při vysoké a nízké teplotě. Cirkulace plynu ve zkušební komoře, poloha snímače teploty a tepelná kapacita přípravku jsou důležité faktory pro zajištění zkušebních podmínek.
Princip kontroly spočívá v tom, že teplota, čas a rychlost konverze požadované zkouškou se vztahují k testovanému produktu, nikoli k místnímu prostředí testu. Požaduje se, aby doba sepnutí mikroobvodu nebyla delší než 1 minuta a doba výdrže při vysoké nebo nízké teplotě nebyla kratší než 10 minut; nízká teplota je -55 stupňů nebo -65-10 stupňů a vysoká teplota se pohybuje od 85+10 stupňů do 300+10 stupňů.
(3) Zkouška tepelného šoku
Účel testu: Posoudit schopnost produktu odolávat drastickým změnám teploty, to znamená vydržet velké rychlosti změn teploty. Zkouška může způsobit selhání výrobku způsobené mechanickými konstrukčními vadami a poškozením. Účel testu tepelného šoku a testu teplotního cyklu je v zásadě stejný, ale podmínky testu tepelného šoku jsou mnohem přísnější než test teplotního cyklu.
(4) Nízkotlaká zkouška
Účel testu: Vyhodnotit adaptabilitu produktu na pracovní prostředí s nízkým tlakem (jako je pracovní prostředí ve vysokých nadmořských výškách). Když tlak vzduchu klesne, izolační síla vzduchu nebo izolačních materiálů se oslabí; snadno dojde ke koronovému výboji, zvýšené dielektrické ztrátě a ionizaci; pokles tlaku vzduchu zhorší podmínky pro odvod tepla a zvýší teplotu součástí. Tyto faktory způsobí, že zkušební vzorek ztratí své specifikované funkce za podmínek nízkého tlaku a někdy způsobí trvalé poškození.
Podmínky testu: Vzorek, který má být testován, se umístí do utěsněné komory, připojí se specifikované napětí a teplota vzorku se musí udržovat v rozsahu {{0}},0 stupně po dobu 20 minut před tlak se v utěsněné komoře snižuje až do konce zkoušky. Utěsněná komora se sníží z normálního tlaku na stanovený tlak vzduchu a poté se vrátí na normální tlak a během tohoto procesu se sleduje, zda zkušební vzorek může normálně fungovat. Frekvence napětí aplikovaného na zkušební vzorek mikroobvodu je v rozsahu od DC do 20 MHz. Výskyt korónového výboje na napěťové svorce je považován za poruchu. Hodnota nízkého tlaku testu odpovídá nadmořské výšce a je rozdělena do několika úrovní. Například hodnota tlaku vzduchu na úrovni A mikroobvodového nízkotlakého testu je 58 kPa a odpovídající výška je 4572 m. Hodnota tlaku vzduchu na úrovni E je 1,1 kPa a odpovídající výška je 30 480 m atd.
(5) Zkouška odolnosti proti vlhkosti
Účel testu: Vyhodnotit schopnost mikroobvodů odolávat rozkladu ve vlhkých a horkých podmínkách aplikací zrychleného namáhání. Je určen pro typické tropické klimatické prostředí. Hlavními mechanismy rozpadu mikroobvodu ve vlhkých a horkých podmínkách jsou koroze způsobená chemickými procesy a fyzikální procesy způsobené ponořením, kondenzací a zmrznutím vodní páry, které způsobují růst mikrotrhlin. Zkouška také zkoumá možnost elektrolýzy, která se vyskytuje nebo zhoršuje elektrolýzu v materiálech tvořících mikroobvod ve vlhkých a horkých podmínkách. Elektrolýza změní odpor izolačního materiálu a oslabí jeho schopnost odolávat dielektrickému průrazu.
Testovací podmínky: Existují dva typy testů návalů horka, jmenovitě test s proměnným návalem horka a test s konstantním návalem horka. Test horkého záblesku vyžaduje, aby byl testovaný vzorek v rozsahu relativní vlhkosti 90 % až 100 %. Zvýšení teploty z 25 stupňů na 65 stupňů a udržení po dobu delší než 3 hodiny trvá určitou dobu (obvykle 2,5 hodiny); a pak znovu V rozsahu relativní vlhkosti 80 % až 100 % použijte určitou dobu (obvykle 2,5 hodiny) ke snížení teploty z 6 s na 25 stupňů. Po dalším takovém cyklu snižte teplotu při jakékoli vlhkosti. na -10 stupně a ponechejte jej déle než 3 hodiny, než se vrátíte do stavu, kdy je teplota 25 stupňů a relativní vlhkost je rovna nebo vyšší než 80 %. Tím se dokončí cyklus změn krve na návaly horka, který trvá asi 24 hodin.
Obecně platí, že pro test odolnosti proti vlhkosti je třeba výše uvedený velký cyklus střídavých návalů horka provést 10krát. Během testu je na testovaný vzorek přivedeno určité napětí. Požaduje se, aby objem výměny vzduchu za minutu ve zkušební komoře byl větší než 5násobek objemu zkušební komory. Testovaný vzorek by měl být vzorek, který prošel nedestruktivní zkouškou těsnosti vedení.
(6) Zkouška solnou mlhou
Účel testu: Použijte zrychlenou metodu k vyhodnocení odolnosti exponovaných částí součástí proti korozi v solné mlze, vlhkosti a horku. Je určen pro prostředí s tropickým přímořským nebo offshore klimatem. Součásti se špatnou povrchovou strukturou budou korodovat exponované části působením solné mlhy, vlhkosti a horka.
Zkušební podmínky: Zkouška solnou mlhou vyžaduje, aby exponované části zkušebního vzorku v různých směrech byly za stejných specifikovaných podmínek, pokud jde o teplotu, vlhkost a rychlost ukládání přijaté soli. Tento požadavek je splněn minimální vzdáleností mezi vzorky umístěnými ve zkušební komoře a úhlem, pod kterým jsou vzorky umístěny.
Zkušební teplota: Obecný požadavek je (35+-3)'C a rychlost ukládání soli během 24 hodin je 2X104 mg/m2~5X104 mg/m2. Rychlost ukládání soli a vlhkost jsou určeny teplotou a koncentrací solného roztoku, který vytváří solnou mlhu, a prouděním vzduchu, který jím proudí. Podíl kyslíku a dusíku v proudu vzduchu by měl být stejný jako ve vzduchu.
Doba testu: obecně rozdělena na 24h, 48h, 96h a 240h.
(7) Zkouška ozářením
Účel testu: Posoudit pracovní schopnost mikroobvodu v prostředí ozařování vysokoenergetickými částicemi. Vstup vysokoenergetických částic do mikroobvodů způsobí změny v mikrostruktuře, které způsobí defekty nebo generují další náboje nebo proudy. To má za následek zhoršení parametrů mikroobvodu, zablokování, překlopení obvodu nebo rázový proud způsobující vyhoření a selhání. Ozáření nad určitou mez může způsobit trvalé poškození mikroobvodů.
Zkušební podmínky: Testy mikroobvodového ozařování zahrnují hlavně ozařování neutrony a gama záření. Dále se dělí na test ozáření celkovou dávkou a test ozáření dávkovým příkonem. Ozařování dávkovým příkonem testuje všechny ozařované testovací mikroobvody ve formě pulzů. V testu musí být dávkový řetězec a celková dávka ozáření přísně kontrolována na základě různých mikroobvodů a různých testovacích účelů. V opačném případě dojde k poškození vzorku ozářením překračujícím limit nebo nebude získána požadovaná prahová hodnota. Radiační testy musí mít bezpečnostní opatření, aby se zabránilo zranění lidí.
02.Životní zkouška
Test životnosti je jednou z nejdůležitějších a základních položek testování spolehlivosti. Uvádí produkt do specifických testovacích podmínek, aby se zjistilo, že jeho selhání (poškození) se mění s časem. Prostřednictvím testu životnosti můžeme porozumět charakteristikám životnosti produktu, vzorcům poruch, poruchovosti, průměrné životnosti a různým poruchovým režimům, ke kterým může během testu životnosti dojít. V kombinaci s analýzou poruch lze dále objasnit hlavní mechanismy poruch vedoucí k selhání produktu, což může sloužit jako základ pro návrh spolehlivosti, predikci spolehlivosti, zlepšení kvality nového produktu a stanovení přiměřeného screeningu a rutinního testu (garance šarže). podmínky.
Pokud lze za účelem zkrácení doby zkoušky provést zkoušku zvýšením napětí bez změny mechanismu selhání, jedná se o zrychlenou zkoušku životnosti. Úroveň spolehlivosti produktů lze hodnotit prostřednictvím testů životnosti a úroveň spolehlivosti nových produktů lze zlepšit prostřednictvím zpětné vazby kvality.
Účel zkoušky životnosti: Posoudit kvalitu a spolehlivost výrobku za stanovených podmínek a po celou dobu provozu. Aby byly výsledky testů lépe reprezentativní, musí být počet testovaných vzorků dostatečný.
Zkušební podmínky: Zkouška životnosti mikroobvodu se dělí na zkoušku životnosti v ustáleném stavu, přerušovanou životnost a simulovanou životnost.
Test životnosti v ustáleném stavu je test, který musí být proveden na mikroobvodech. Během testu je požadováno, aby byl testovaný vzorek napájen odpovídajícím napájením, aby byl udržován v normálních pracovních podmínkách. Národní vojenská norma, teplota prostředí pro ustálenou životnost je 125 C a čas je 1000 hodin. Zrychlené testování může zvýšit teplotu a zkrátit čas.
Teplota pouzdra výkonového mikroobvodu je obecně vyšší než okolní teplota. Během testu může být okolní teplota udržována nižší než 125 stupňů. Okolní teplota nebo teplota pouzdra zkoušky životnosti mikroobvodu v ustáleném stavu by měla být založena na tom, že teplota přechodu mikroobvodu je rovna jmenovité teplotě přechodu.
Zkouška přerušované životnosti vyžaduje odpojení testovaného mikroobvodu při určité frekvenci nebo náhlé použití předpětí a signálu. Ostatní zkušební podmínky jsou stejné jako při zkoušce životnosti v ustáleném stavu.
Simulovaný test životnosti je kombinovaný test, který simuluje aplikační prostředí obvodu. Jeho kombinovaná namáhání zahrnují mechanické, vlhkostní a nízkotlaké čtyři zátěžové testy: mechanické, teplotní, vlhkostní a elektrické čtyři zátěžové testy atd.
03. Screeningový test
Screeningové testování je nedestruktivní test, který plně kontroluje produkt. Účelem je vybrat produkty s určitými vlastnostmi nebo eliminovat produkty, které brzy selžou, aby se zlepšila spolehlivost produktu. Během výrobního procesu výrobků dochází v důsledku vad materiálu nebo procesů mimo kontrolu u některých výrobků k tzv. raným vadám nebo poruchám. Pokud lze tyto závady nebo poruchy včas odstranit, lze zaručit úroveň spolehlivosti výrobku při skutečném používání.
Charakteristika screeningových testů spolehlivosti:
1. Tento druh testu není odběr vzorků, ale 100% test;
2. Tento test může zlepšit celkovou úroveň spolehlivosti kvalifikovaných produktů, ale nemůže zlepšit vlastní spolehlivost produktu, to znamená, že nemůže prodloužit životnost každého produktu;
3. Screeningový efekt nelze hodnotit jednoduše podle rychlosti eliminace screeningu. Vysoká míra eliminace může být způsobena vážnými vadami v konstrukci, součástech, procesech atd. samotného produktu, ale také může být způsobena příliš vysokou intenzitou prosévání.
Nízká míra eliminace může být způsobena malým počtem vad produktu, ale může být také způsobena intenzitou screeningového stresu a nedostatečnou dobou testu. Kvalita screeningové metody se obvykle hodnotí podle rychlosti eliminace screeningu Q a hodnoty screeningového efektu B: rozumná screeningová metoda by měla mít vysokou hodnotu B a střední hodnotu Q.
04 Test použití v terénu
Výše uvedené různé testy byly provedeny simulací polních podmínek. Kvůli omezením podmínek zařízení mohou simulační testy často aplikovat na produkt pouze jediné namáhání a někdy lze použít dvojí namáhání. To se velmi liší od skutečných podmínek prostředí při používání, a proto nedokáže pravdivě a komplexně odhalit kvalitu produktu. Testování v terénu se liší, protože se provádí na místě použití, takže může nejvěrněji odrážet spolehlivost produktu. Získaná data mají vysokou hodnotu pro předpověď spolehlivosti produktu, design a záruku. Testy v terénu hrají větší roli při formulování plánů testů spolehlivosti, ověřování metod testování spolehlivosti a hodnocení přesnosti testů.
05 Identifikační test
Kvalifikační testování je test prováděný za účelem vyhodnocení úrovně spolehlivosti produktu. Jedná se o plán vzorkování vyvinutý na základě teorie vzorkování. Kvalifikační testy se provádějí za podmínek, které zajišťují, že výrobci nezpůsobí odmítnutí výrobků splňujících normy kvality.
Kvalifikační testy spolehlivosti jsou rozděleny do dvou kategorií: jednou jsou kvalifikační testy spolehlivosti výrobků a druhou jsou procesní (včetně materiálových) kvalifikační zkoušky spolehlivosti.
Kvalifikační testy spolehlivosti produktu se obecně provádějí při dokončení návrhu a výroby nového produktu. Účelem je posoudit, zda ukazatele výrobku plně vyhovují konstrukčním požadavkům a posoudit, zda výrobek splňuje předem stanovené požadavky na spolehlivost. Obsah testu je obecně v souladu s kontrolou konzistence kvality. Provádějí se všechny čtyři skupiny zkoušek A, B, C a D a u výrobků s požadavky na intenzitu radiační odolnosti se také požaduje, aby podstoupily zkoušky skupiny E. Kvalifikační zkoušky spolehlivosti jsou rovněž vyžadovány, pokud dojde k významným změnám v návrhu, struktuře, materiálech nebo procesech výrobku.
Kvalifikační zkouška spolehlivosti procesu (včetně materiálů) slouží k posouzení, zda výrobní linka svými výběrovými a kontrolními schopnostmi materiálů a procesů může zajistit kvalitu a spolehlivost vyráběných produktů a zda může splňovat požadavky určité úrovně zabezpečení kvality. .
06.Ostatní
(1) Test konstantního zrychlení
Účelem tohoto testu je vyhodnotit schopnost obvodu odolávat konstantnímu zrychlení. Může odhalit poruchy způsobené nízkou strukturní pevností mikroobvodu a mechanickými defekty. Například odpadávání čipu, otevřený obvod vnitřního vedení, deformace pláště trubky, únik vzduchu atd.
Zkušební podmínky: Konstantní zrychlení větší než 1 mm je aplikováno ve směru odstraňování mikroobvodové třísky, ve směru komprese a ve směru kolmém k tomuto směru. Rozsah hodnot zrychlení je obecně mezi 49000 m/s:-1225000m/sV5 000~125000z). Během testu by měl být kryt mikroobvodu pevně upevněn na konstantním akcelerátoru.
(2) Zkouška mechanickým nárazem
Účelem tohoto testu je posoudit schopnost mikroobvodu odolávat mechanickým nárazům. To znamená, že se posuzuje schopnost mikroobvodu odolat náhlé síle. Mikroobvody mohou být náhle namáhány během nakládání, vykládání, přepravy a prací na místě. Například mikroobvody budou vystaveny náhlému mechanickému namáhání při pádu nebo kolizi. Tato namáhání mohou způsobit odpadávání čipů mikroobvodů, otevření vnitřních vývodů, deformaci pláště trubek, úniky vzduchu a další poruchy.
Zkušební podmínky: Během testu by měl být kryt mikroobvodu pevně připevněn k základně zkušební stolice a vnější vodiče by měly být chráněny. Pět polosinusových mechanických rázových impulsů je aplikováno na každý ze směru vyhazování čipu mikroobvodu, směru lisování a směru kolmého k tomuto směru. Rozsah maximální hodnoty zrychlení nárazového pulzu je obecně 4900m/s2~294 000m/s2 (500g~30000g). Doba trvání pulzu je 0,1 ms-1,0 ms a povolené zkreslení není větší než 20 % maximálního zrychlení.
(3) Mechanická vibrační zkouška
Existují čtyři hlavní typy vibračních zkoušek, jmenovitě vibrační zkouška rozmítací frekvence, zkouška vibrační únavy, zkouška vibračního hluku a zkouška náhodných vibrací. Účelem je posoudit pevnost konstrukce a stabilitu elektrických charakteristik mikroobvodů za různých vibračních podmínek.
Vibrační test frekvenčního rozmítání způsobuje, že mikroobvod vibruje s konstantní amplitudou a jeho špičková hodnota zrychlení je obecně rozdělena do tří úrovní: 196 m/s: (20e), 490 m/s2 (50 g) a 686 m/s2 (70 g). Frekvence vibrací se s časem mění v rozsahu 20Hz až 2000Hz. Doba potřebná k tomu, aby frekvence vibrací přešla z 20 Hz na 2 000Hz a zpět na 20 Hz, není menší než 4 mm a musí být provedeno pětkrát ve třech vzájemně kolmých směrech (z nichž jeden je kolmý k čipu) .
Test vibrační únavy také vyžaduje, aby mikroobvod vibroval s konstantní amplitudou, ale jeho vibrační frekvence je pevná, obecně desítky až stovky Hz, a jeho vrcholy zrychlení jsou obecně rozděleny na 196 ms2 (20 g), 490 m/s2 (50 g) a 686 ms2 ( 70g) Třetí rychlostní stupeň. Proveďte to jednou v každém ze tří směrů, které jsou na sebe kolmé (jeden směr je kolmý na čip) a čas pro každý čas je přibližně 32 hodin.
Testovací podmínky náhodného vibračního testu mají simulovat vibrace, které se mohou vyskytovat v různých moderních polních prostředích. Amplituda náhodných vibrací má Gaussovo rozdělení. Vztah mezi spektrální hustotou zrychlení a frekvencí je specifický. Frekvenční rozsah je od desítek do 2000 Hz.
Zkušební podmínky vibrační a hlukové zkoušky jsou v zásadě stejné jako podmínky zkoušky zametacích vibrací. Když mikroobvod vibruje s konstantní amplitudou, jeho špičková hodnota zrychlení není obecně menší než 196 m/s2 (20 g). Frekvence vibrací se mění logaritmicky s časem v rozsahu 20 Hz až 2000 Hz. Doba potřebná k přechodu vibrační frekvence z 20 Hz na 2 000 Hz a zpět na 20 Hz není kratší než 4 minuty a měla by být provedena jednou ve třech vzájemně kolmých směrech (z nichž jeden je kolmý k čipu).
Ale mikroobvod musí aplikovat specifikované napětí a proud. Změřte, zda maximální výstupní šumové napětí při specifikovaném odporu zátěže překračuje specifikovanou hodnotu během testu.