老化、環(huán)境及可靠性試驗(yàn)

電話： 87236376 傳真： 87237185 郵編： 510610 地址：廣州市天河區(qū)東莞莊路 110號(hào) 信息 產(chǎn)業(yè)部電子第五研究所 元器件可靠性研究分析中心 授課： 馮敬東 老化、環(huán)境及可靠性試驗(yàn) 2 1. 1 概述 產(chǎn)品在規(guī)定條件下和規(guī)定時(shí)間內(nèi)，完成規(guī)定功能的能力，就叫做電子產(chǎn)品的可靠性?？煽啃栽囼?yàn)是為產(chǎn)品的可靠性進(jìn)行調(diào)查、分析和評(píng)價(jià)的一種手段。 可靠性試驗(yàn)?zāi)康模?(a)發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品在設(shè)計(jì)、材料和工藝方面的各種 缺陷。 (b)為改善產(chǎn)品完好性、減少維修費(fèi)用及保障 費(fèi)用 提供信息。 (c)確認(rèn)是否符合可靠性定量要求。 (c)評(píng)價(jià)產(chǎn)品的使用壽命。 一、可靠性試驗(yàn)及目的 3 1. 1 概述 10 規(guī)則： 當(dāng)討論產(chǎn)品在不同環(huán)境下的使用壽命時(shí) ,一般采用 “ 規(guī)則 ” 的表達(dá)方式。具體應(yīng)用時(shí)可以表達(dá)為 “ 10 規(guī)則 ” ，即當(dāng)周?chē)h(huán)境溫度上升 10 時(shí)，產(chǎn)品壽命就會(huì)減少一半；當(dāng)周?chē)h(huán)境溫度上升 20 時(shí)，產(chǎn)品壽命就會(huì)減少到四分之一。這種規(guī)則可以說(shuō)明溫度是如何影響產(chǎn)品壽命（失效）的。 二、基本知識(shí)和術(shù)語(yǔ) 4 1. 1 概述 二、基本知識(shí)和術(shù)語(yǔ) 浴盆曲線： 通常將電子元件和設(shè)備失效率數(shù)值連接成曲線后就會(huì)得出所示的 “ 浴盆曲線 ” 。 此圖表明半導(dǎo)體元器件與電子器件失效曲線是隨著操作時(shí)間變化而變化。產(chǎn)品不同階段失效原因可以用右邊表格說(shuō)明 失效時(shí)期 早期失效期 隨機(jī)失效期 退化失效期 常見(jiàn)失效機(jī)理和原因 不夠完善 的生產(chǎn) 存在缺陷 的材料 不合適的 環(huán)境 不夠完善 的設(shè)計(jì) 外部振動(dòng) 使用人員 誤用 環(huán)境條件 的變化波 動(dòng) 不良抗壓 性能 氧化 疲勞 老化 性能 退化 腐蝕 5 第一章 可靠性概論 可靠性工作的技術(shù)內(nèi)容 1. 可靠性技術(shù)是研究如何評(píng)價(jià)、分析和提高產(chǎn)品可靠性的一門(mén)綜合性的學(xué)科。 2. 可靠性工作的技術(shù)內(nèi)容包括： 可靠性系統(tǒng)分析、 可靠性設(shè)計(jì)、 可靠性生產(chǎn)、 可靠性維護(hù)、 可靠性失效分析、 可靠性數(shù)據(jù)收集處理和交換技術(shù)、 可靠性試驗(yàn)、 6 第二章 可靠性試驗(yàn)的分類(lèi) 可靠性試驗(yàn)分類(lèi) 可靠性試驗(yàn)對(duì)于不同的應(yīng)用有不同的分類(lèi)方法 試驗(yàn)?zāi)康姆诸?lèi)、試驗(yàn)場(chǎng)地分類(lèi)、試驗(yàn)方法分類(lèi)是常用的 3種分類(lèi)方法 一般工程和系統(tǒng)人員大部分采用第一種按試驗(yàn)?zāi)康姆诸?lèi) 元器件采用第三種按試驗(yàn)方法分類(lèi) 7 第二章 可靠性試驗(yàn)的分類(lèi)（ 1） 可靠性試驗(yàn)按試驗(yàn)?zāi)康目煞譃?工程試驗(yàn) 與 統(tǒng)計(jì)試驗(yàn) 兩大類(lèi) 可靠性試驗(yàn) 工程試驗(yàn) 統(tǒng)計(jì)試驗(yàn) 環(huán)境應(yīng) 力篩選 可靠性 增長(zhǎng) 可靠性 鑒定 可靠性 驗(yàn)收 試驗(yàn)?zāi)康姆诸?lèi) 8 第二章 可靠性試驗(yàn)的分類(lèi)（ 1） 工程試驗(yàn)的內(nèi)容： 包括 篩選試驗(yàn) 和 可靠性增長(zhǎng)試驗(yàn) 。 工程試驗(yàn)的目的： 暴露產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝、元器件、原材料的可靠性缺陷，對(duì)產(chǎn)品的故障原因進(jìn)行分析并采取有效的針對(duì)性糾正措施加以排除。 工程試驗(yàn)由承制方進(jìn)行，以研制樣機(jī)為受試產(chǎn)品 工程試驗(yàn) 9 第二章 可靠性試驗(yàn)的分類(lèi)（ 1） 篩選試驗(yàn) 篩選試驗(yàn)的內(nèi)容： 常規(guī)條件篩選試驗(yàn)、老化篩選試驗(yàn)和環(huán)境應(yīng)力篩選試驗(yàn)（包括機(jī)械應(yīng)力、電應(yīng)力、熱應(yīng)力、嚴(yán)寒等）。 美軍方試驗(yàn)方法 篩選試驗(yàn)的目的： 通過(guò)檢驗(yàn)剔除不合格的或有可能早期失效的產(chǎn)品，消除在早期失效期發(fā)生的產(chǎn)品缺陷及不良問(wèn)題，提高產(chǎn)品的可靠性。 篩選試驗(yàn)的方法： 規(guī)定條件下的目視檢查、功能測(cè)量、參數(shù)檢測(cè)、密封性檢查等。 10 第二章 可靠性試驗(yàn)的分類(lèi)（ 1） 可靠性增長(zhǎng)試驗(yàn) 可靠性增長(zhǎng)試驗(yàn)的定義： 通過(guò)試驗(yàn)逐步改正產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制造中的缺陷，不斷提高產(chǎn)品可靠性的過(guò)程。 可靠性增長(zhǎng)試驗(yàn)的特點(diǎn)： a. 針對(duì)產(chǎn)品的薄弱環(huán)節(jié)進(jìn)行 b. 改進(jìn)后產(chǎn)品原來(lái)的薄弱環(huán)節(jié)不重現(xiàn)或出 現(xiàn)率低于允許的水平 c. 驗(yàn)證條件與原故障發(fā)生的條件一致或更嚴(yán)酷 可靠性增長(zhǎng)試驗(yàn)的過(guò)程： （再）設(shè)計(jì) 故障發(fā)生 11 第二章 可靠性試驗(yàn)的分類(lèi)（ 1） 統(tǒng)計(jì)試驗(yàn)的內(nèi)容： 可靠性鑒定試驗(yàn) 和 可靠性驗(yàn)收試驗(yàn) ，還有一種目的不在驗(yàn)收與否的試驗(yàn) 可靠性測(cè)定試驗(yàn) ，是研制方對(duì)自身產(chǎn)品當(dāng)前達(dá)到的可靠性水平的信息獲取。 統(tǒng)計(jì)試驗(yàn)的目的： 驗(yàn)證產(chǎn)品是否達(dá)到規(guī)定的可靠性標(biāo)準(zhǔn) ， 統(tǒng)計(jì)試驗(yàn) 12 第二章 可靠性試驗(yàn)的分類(lèi)（ 1） 鑒定試驗(yàn) 可靠性鑒定試驗(yàn)的目的是為了驗(yàn)證產(chǎn)品的可靠性，確定產(chǎn)品可靠性與設(shè)計(jì)要求可靠性的一致性，而不是在于暴露產(chǎn)品的可靠性缺陷 ， 同時(shí)鑒定試驗(yàn)在很大程度上可作為產(chǎn)品定型試驗(yàn) 。 可靠性鑒定試驗(yàn)方案和試驗(yàn)內(nèi)容 主要是由承制方制定。 13 第二章 可靠性試驗(yàn)的分類(lèi)（ 1） 驗(yàn)收試驗(yàn) 驗(yàn)收試驗(yàn)的目的： 是確定產(chǎn)品是否符合規(guī)定的可靠性要求 驗(yàn)收試驗(yàn)對(duì)產(chǎn)品的要求： 用已交付產(chǎn)品或可交付的產(chǎn)品。 驗(yàn)收試驗(yàn)的前期工作： 在系統(tǒng)或設(shè)備的可靠性驗(yàn)收試驗(yàn)開(kāi)始以前，必須對(duì)元器件、零部件及設(shè)備完成環(huán)境試驗(yàn)（包括沖擊、振動(dòng)、離心、溫度、濕度、沙劣、鹽霧、核梅射、電磁干擾等等） ，和單項(xiàng)試驗(yàn)（抗靜電試驗(yàn)、電磁輻射、安全性試驗(yàn)），容許的邊緣環(huán)境條件考核產(chǎn)品。 14 第二章 可靠性試驗(yàn)的分類(lèi)（ 2） 可靠性試驗(yàn)按試驗(yàn)場(chǎng)地分可以是 試驗(yàn)室試驗(yàn) 也可以是 使用現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)： 在試驗(yàn)室內(nèi)模擬實(shí)際使用條件或在規(guī)定的工作及環(huán)境條件下進(jìn)行的試驗(yàn)。 使用現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)： 原則上現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)最能忠實(shí)地反映產(chǎn)品的實(shí)際可靠性水平。 只需做好統(tǒng)計(jì)，不用另外找樣品做試驗(yàn)。 試驗(yàn)場(chǎng)地分類(lèi) 15 從廣義上來(lái)說(shuō)，凡屬與可靠性有關(guān)的試驗(yàn)都屬于可靠性試驗(yàn)。例如，篩選試驗(yàn)、質(zhì)量認(rèn)證試驗(yàn)、產(chǎn)品的交收驗(yàn)收試驗(yàn)、產(chǎn)品的質(zhì)量檢驗(yàn)等等。本節(jié)可靠性試驗(yàn)分類(lèi)，指專(zhuān)門(mén)用來(lái)評(píng)價(jià)產(chǎn)品可靠性特征量或用來(lái)確定產(chǎn)品失效模式而作的各類(lèi)試驗(yàn)。 試驗(yàn)主要有 壽命試驗(yàn) 、 評(píng)價(jià)鑒定試驗(yàn) 、環(huán)境適應(yīng)性試驗(yàn) 等 。 第二章 可靠性試驗(yàn)的分類(lèi)（ 3） 試驗(yàn)方法分類(lèi) 16 第二章 可靠性試驗(yàn)的分類(lèi)（ 3） 壽命試驗(yàn)（耐久性試驗(yàn) )： 壽命試驗(yàn)為了評(píng)價(jià)分析產(chǎn)品在規(guī)定使用和維護(hù)條件下的使用壽命而進(jìn)行的一種試驗(yàn)。用于調(diào)查分析何時(shí)出現(xiàn)電子元器件和機(jī)械零件的摩耗和使用壽命的問(wèn)題，使用壽命的故障分布函數(shù)呈什么樣的形狀；以及分析失效率上升的原因。專(zhuān)門(mén)用來(lái)評(píng)價(jià)產(chǎn)品可靠性特征量或用來(lái)確定產(chǎn)品失效模式而進(jìn)行的一種試驗(yàn) 。 試驗(yàn)內(nèi)容包括： 貯存壽命試驗(yàn) 工作壽命試驗(yàn) 加速壽命試驗(yàn) 壽命試驗(yàn) 17 第二章 可靠性試驗(yàn)的分類(lèi)（ 3） 序進(jìn)應(yīng)力 加速 壽命試驗(yàn) 長(zhǎng)期 工作 貯存 評(píng)價(jià)鑒定 試 驗(yàn) 環(huán)境適應(yīng)性 試 驗(yàn) 設(shè)備 MTBF試驗(yàn) 元器件失效率試驗(yàn) 常規(guī) 加速 人工模擬 現(xiàn)場(chǎng)使用試驗(yàn) 天然暴露試驗(yàn) 非截尾 截尾 定時(shí) 定數(shù) 恒定應(yīng)力 步進(jìn)應(yīng)力 試驗(yàn)分類(lèi)圖 18 在失效率試驗(yàn)和驗(yàn)收試驗(yàn)中常采用 截尾試驗(yàn) 和 非試尾試驗(yàn) 試驗(yàn)一直進(jìn)行到全部試驗(yàn)樣品都失效才截止的試驗(yàn)，稱(chēng)為非截尾試驗(yàn) ; 試驗(yàn)進(jìn)行到規(guī)定的時(shí)間就截止的試驗(yàn)，稱(chēng)為定時(shí)截尾試驗(yàn)，試驗(yàn)進(jìn)行到規(guī)定失效數(shù)就截止的試驗(yàn)，稱(chēng)為定數(shù)截尾試驗(yàn)。 根據(jù)試驗(yàn)過(guò)程中失效樣品是否可以替換的情況，還可分為有替換試驗(yàn)和無(wú)替換試驗(yàn) 截尾和非截尾試驗(yàn) 第二章 可靠性試驗(yàn)的分類(lèi) （ 3） 19 比對(duì)試驗(yàn)： 1。選擇同種產(chǎn)品中可靠性最好的 2。選擇同種產(chǎn)品中技術(shù)指標(biāo)最好的 3。選擇同種產(chǎn)品中某項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)最好的 4。選擇幾個(gè)生產(chǎn)批次中最好的 對(duì)產(chǎn)品優(yōu)劣的評(píng)價(jià)必需綜合考慮，在比對(duì)試驗(yàn)中為了盡快地出結(jié)果，可以考慮加速試驗(yàn)方法。 第二章 可靠性試驗(yàn)的分類(lèi) （ 3） 生產(chǎn)中常用的試驗(yàn) 20 型式試驗(yàn) （ 驗(yàn)證試驗(yàn) 、 定型試驗(yàn) ） 型式試驗(yàn)在產(chǎn)品研制和開(kāi)發(fā)階段同步或后期進(jìn)行 ， 試驗(yàn)?zāi)康氖强己搜兄频漠a(chǎn)品在滿足技術(shù)指標(biāo)情況下對(duì)各種環(huán)境條件的適應(yīng)性 。 為生產(chǎn)的產(chǎn)品取得相應(yīng)質(zhì)量許可作準(zhǔn)備 。 第二章 可靠性試驗(yàn)的分類(lèi) 生產(chǎn)中常用的試驗(yàn) 階段 材料和內(nèi)容 常用的環(huán)境條件 開(kāi)發(fā)階段 元件、器件 高溫、低溫 集成電路 高溫、靜電 連接器 高溫、低溫、溫度沖擊、濕熱 PCB板 濕熱、濕熱加電、氣體腐蝕 生產(chǎn)階段 焊接材料 溫度沖擊、機(jī)械振動(dòng) 樹(shù)脂材料 高溫、溫度沖擊 器件、集成電路 靜電防護(hù) 成品 環(huán)境適應(yīng)性 高溫、低溫、溫度沖擊、濕熱 老化 高溫加電 耐久性 高溫時(shí)間 21 其他試驗(yàn) （ 在實(shí)際工作中常發(fā)生 ） 在用戶的使用中往往會(huì)提出比某一項(xiàng)原定技術(shù)指標(biāo)更高要求的使用條件 ， 因此必須進(jìn)行超額使用的試驗(yàn) 。 例如 230 、 10秒的耐焊接熱元器件 ， 能否在260 、 6秒的條件下使用 生產(chǎn)中常用的試驗(yàn) 第二章 可靠性試驗(yàn)的分類(lèi) 22 第三章 可靠性試驗(yàn) 可靠性試驗(yàn)的要素 1. 試驗(yàn)條件： 可靠性試驗(yàn)的條件既要考慮到受試產(chǎn)品的固有特性， 還要考慮到影響受試產(chǎn)品故障出現(xiàn)的其他因素 。 在選定產(chǎn)品可靠性試驗(yàn)的條件時(shí) ， 應(yīng)考慮下述內(nèi)容 : (a)要求或進(jìn)行可靠性試驗(yàn)的基本理由； (b)預(yù)期產(chǎn)品使用條件的變化； (c)使用條件中的不同應(yīng)力因素引起產(chǎn)品故障的可能性； (d)不同試驗(yàn)條件下需要的試驗(yàn)費(fèi)用； (e)可供可靠性試驗(yàn)用的試驗(yàn)設(shè)備； (f)可供試驗(yàn)用的時(shí)間； (g)預(yù)計(jì)的不同試驗(yàn)條件下的產(chǎn)品可靠性特征值 。 23 2. 故障判據(jù) 對(duì)于產(chǎn)品的每一個(gè)需要監(jiān)測(cè)的參數(shù)應(yīng)規(guī)定它的容差限 。 由于測(cè)量錯(cuò)誤或外部測(cè)試設(shè)備出故障而產(chǎn)的故障現(xiàn)象不能認(rèn)為是受試產(chǎn)品的故障。 如果出現(xiàn)兩個(gè)或更多的獨(dú)立故障原因，則每一個(gè)故障原因都認(rèn)為是受試產(chǎn)品的一個(gè)故障。 對(duì)產(chǎn)品施加了超出其規(guī)定忍受能力范圍的應(yīng)力而造成的故障稱(chēng)為誤用故障，屬非關(guān)聯(lián)故障。 關(guān)聯(lián)故障 和非關(guān)聯(lián)故障與產(chǎn)品可靠性鑒定或驗(yàn)收試驗(yàn)的關(guān)系。 第三章 可靠性試驗(yàn) 可靠性試驗(yàn)的要素 24 3. 1可靠性試驗(yàn)的基本原則 可靠性測(cè)定試驗(yàn)、驗(yàn)證試驗(yàn)、增長(zhǎng)試驗(yàn)的環(huán)境條件應(yīng)盡可能反映產(chǎn)品在現(xiàn)場(chǎng)使用與任務(wù)環(huán)境的特征 投人可靠性試驗(yàn)的受試產(chǎn)品應(yīng)該已經(jīng)過(guò)篩選、老煉，排除了產(chǎn)品早期故障，應(yīng)該己經(jīng)通過(guò)環(huán)境適應(yīng)性試驗(yàn)。因此，環(huán)境適應(yīng)性試驗(yàn)和應(yīng)力篩選應(yīng)排在可靠性試驗(yàn)之前。 在進(jìn)行可靠性試驗(yàn)之前應(yīng)該取得試驗(yàn)設(shè)備、儀器、儀表工作符合規(guī)定要求的報(bào)告。 第三章 可靠性試驗(yàn) 可靠性試驗(yàn)的基本原則 25 第三章 可靠性試驗(yàn) 3. 2 可靠性試驗(yàn)的綜合安排 試驗(yàn)計(jì)劃的安排應(yīng)該盡可能把可靠性試驗(yàn)、性能試驗(yàn)、環(huán)境試驗(yàn)和耐久性試驗(yàn)結(jié)合起來(lái)，構(gòu)成一個(gè)比較全面的可靠性的綜合試驗(yàn)計(jì)劃 產(chǎn)品的性能測(cè)試一般在產(chǎn)品的樣機(jī)生產(chǎn)出來(lái)之后就立即進(jìn)行。產(chǎn)品的性能特性參數(shù)有規(guī)定的容許限。如果性能特性參數(shù)落入容許限，產(chǎn)品的性能是合格的 在試驗(yàn)前、試驗(yàn)中、試驗(yàn)后，都應(yīng)進(jìn)行產(chǎn)品性能測(cè)試，并記錄試驗(yàn)前、中、后的技術(shù)參數(shù)。 先進(jìn)行產(chǎn)品的篩選、老煉，排除產(chǎn)品的早期故障，使產(chǎn)品的故障率趨于穩(wěn)定，這樣在可靠性試驗(yàn)中可反映出產(chǎn)品的固有可靠性，而不是暴露產(chǎn)品的早期故障 。 可靠性試驗(yàn)的綜合安排 26 篩選的定義：采用非破壞性應(yīng)力檢查所有產(chǎn)品消 除隱患 . 篩選的作用：在生產(chǎn)期間排除良好設(shè)計(jì)的產(chǎn)品在 制造過(guò)程中引入缺陷的工藝手段。 篩選的適用范圍：包括產(chǎn)品研制階段（工程設(shè)計(jì) 人員）、批生產(chǎn)階段和出廠前 篩選的特點(diǎn)：環(huán)境應(yīng)力篩選是一種工藝，而不是 一種試驗(yàn)。 篩選是 100對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行 篩選的目的：是迫使存在于產(chǎn)品中的會(huì)變成早期 故障的缺陷提前變成故障 參照標(biāo)準(zhǔn)： 國(guó)軍標(biāo) GJB1032“電子產(chǎn)品環(huán)境應(yīng)力篩選方法 ” 第四章 篩選試驗(yàn) 環(huán)境應(yīng)力篩選定義及其說(shuō)明 27 篩選試驗(yàn)可以在元件 、 器件 、 連接器等產(chǎn)品或整機(jī)系統(tǒng)中進(jìn)行 ， 根據(jù)要求不同可以有不同的應(yīng)力篩選試驗(yàn) ， 環(huán)境應(yīng)力篩選的主要試驗(yàn)為： 電應(yīng)力篩選： 加電工作試驗(yàn) 、 加電加負(fù)荷試驗(yàn) 溫度應(yīng)力篩選： 高溫 、 低溫 、 高溫工作或低溫工作 環(huán)境應(yīng)力篩選： 溫度變化 機(jī)械應(yīng)力篩選： 沖擊或振動(dòng) 其他篩選： 參數(shù)篩選 、 一致性篩選 篩選試驗(yàn)也可分為普通篩選 （ 一次篩選 ） 、 精密篩選 （ 二次篩選 ） 第四章 篩選試驗(yàn) 環(huán)境應(yīng)力篩選定義及其說(shuō)明 28 不存在一個(gè)通用的，對(duì)所有產(chǎn)品都具有最佳效果的篩選方法， 篩選是一個(gè)動(dòng)態(tài)的閉環(huán)過(guò)程，生產(chǎn)早期確定的篩選方法同樣需要進(jìn)行改變。 一個(gè)良好的環(huán)境應(yīng)力篩選具備以下特性 : （ a) 能夠很快析出潛在缺陷 ， 包括能析出適當(dāng)數(shù)量的固有 (設(shè)計(jì) )缺陷； (b)不會(huì)引起不適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)故障 ， 誘發(fā)附加的故障 ，消耗受篩產(chǎn)品壽命 。 (c)不應(yīng)對(duì)制造過(guò)程控制增加不適當(dāng)限制 。 篩選試驗(yàn)也分為 : 普通篩選 （ 一次篩選 ） 、 精密篩選 （ 二次篩選 ） 第四章 篩選試驗(yàn) 環(huán)境應(yīng)力篩選的特性 29 第四章 篩選試驗(yàn) 溫度變化篩選 與溫度變化相比 ， 不管溫度幅度多大 ， 恒定高溫篩選效果遠(yuǎn)低于溫度變化 。 溫度變化諸參數(shù)中， 對(duì)篩選效果最有影響的是溫度變化范圍R、 溫度變化速率 V以及循環(huán)次數(shù) N。 提高溫度變化范圍和變化速率能加強(qiáng)產(chǎn)品的熱脹 冷縮程度和縮短這一過(guò)程的時(shí)間 30 第四章 篩選試驗(yàn) 進(jìn)行掃頻正弦振動(dòng)時(shí) ， 其頻率在給定頻段內(nèi)慢速變化 ， 因而能在每個(gè)諧振頻率上持續(xù)一段時(shí)間 ， 使激發(fā)缺陷的能力有所加強(qiáng) ，但陷藏較深的缺陷仍不易暴露 。 進(jìn)行隨機(jī)振動(dòng)時(shí) ， 所有諧振頻率在整個(gè)振動(dòng)時(shí)間內(nèi)同時(shí)受激勵(lì) ， 激發(fā)能力大大加強(qiáng) 。 可見(jiàn)在振動(dòng)篩選中 ， 隨機(jī)振動(dòng)是最有效的， 其次為掃頻正弦振動(dòng) 。 各種振動(dòng)方式激發(fā) 故障的曲線圖。 機(jī)械振動(dòng)篩選 31 (a)環(huán)境應(yīng)力篩選不應(yīng)改變產(chǎn)品失效機(jī)理； (b)由于篩選的目的是剔除早期故障 ， 因此不必準(zhǔn)確模擬產(chǎn)品真實(shí)的環(huán)境條件； (c)篩選可以提高批產(chǎn)品的可靠性水平 ， 但它不能提高產(chǎn)品的固有可靠性 ， 只有改進(jìn)設(shè)計(jì) 、 工藝等才能提高后者； (d)對(duì)于關(guān)鍵設(shè)備 ， 應(yīng)實(shí)施三級(jí) (元器件級(jí) 、 電路板級(jí)、 設(shè)備級(jí) )100%的環(huán)境應(yīng)力篩選； (e)它不是可靠性鑒定 、 驗(yàn)收試驗(yàn) ， 但經(jīng)過(guò)篩選的產(chǎn)品有利于鑒定和驗(yàn)收試驗(yàn)的順利進(jìn)行 。 第四章 篩選試驗(yàn) 篩選試驗(yàn)的注意事項(xiàng) 32 通電老化試驗(yàn)： 目的是為了通過(guò)試驗(yàn)剔除浴盆曲線中的早期失效 ， 常用于整機(jī) 、 組件 。 為了保證試驗(yàn)時(shí)不使產(chǎn)品劣化變質(zhì) ， 達(dá)到甄選缺陷品的目的 ， 其重點(diǎn)是試驗(yàn)條件如何設(shè)定 。 通電老化試驗(yàn)時(shí)要注意的問(wèn)題： 使用的應(yīng)力類(lèi)型及應(yīng)力參數(shù)； 老化時(shí)間； 通 /斷電要求； 檢測(cè)要求； 無(wú)故障數(shù)量要求 。 第四章 篩選試驗(yàn) 老化試驗(yàn) 33 環(huán)境應(yīng)力條件可以引起產(chǎn)品失效， Hughes航空公司（美國(guó)）技術(shù)資料明確地表示了失效與環(huán)境應(yīng)力的關(guān)系。圖中可見(jiàn)在各種應(yīng)力影響之中溫度和濕度所引發(fā)的失效占所有環(huán)境應(yīng)力引發(fā)失效的 60%左右。 第五章 環(huán)境試驗(yàn) 34 第五章 環(huán)境試驗(yàn) 環(huán)境試驗(yàn)?zāi)康模?1 觀察產(chǎn)品在各種環(huán)境下的適應(yīng)性和耐受性 2 排除早期失效提高產(chǎn)品的質(zhì)量 3 為失效分析提供驗(yàn)證和有效的信息 4 為壽命試驗(yàn)和加速壽命試驗(yàn)提供試驗(yàn)手段 環(huán)境試驗(yàn)的意義 ： 環(huán)境試驗(yàn)貫穿于電子電工產(chǎn)品的設(shè)計(jì) 、 試制 、 生產(chǎn) 、 銷(xiāo)售 、 使用的全過(guò)程 ， 通常是設(shè)計(jì) 環(huán)境試驗(yàn) 改進(jìn) 再環(huán)境試驗(yàn) 直至投產(chǎn) 。 環(huán)境試驗(yàn)做得越仔細(xì)越嚴(yán)格 ， 改進(jìn)提高得越好 ， 在使用中越可靠 。 因此環(huán)境試驗(yàn)是可靠性試驗(yàn)的基礎(chǔ)和最常用的技術(shù)手段 35 第五章 環(huán)境試驗(yàn) 環(huán)境試驗(yàn)的試驗(yàn)順序 電子電工產(chǎn)品的環(huán)境試驗(yàn)方法很多 ， 這就有一個(gè)試驗(yàn)順序的問(wèn)題 。 所謂試驗(yàn)順序 ， 是指對(duì)同一產(chǎn)品進(jìn)行二種或二種以上的單因素人工模擬試驗(yàn)時(shí) ， 應(yīng)先進(jìn)行什么試驗(yàn) ， 后進(jìn)行什么試驗(yàn) 。 試驗(yàn)順序通常對(duì)試驗(yàn)結(jié)果是有影響的 ， 如果選擇不當(dāng)會(huì)造成試驗(yàn)結(jié)果不真實(shí) ， 甚至造成試驗(yàn)中斷 ， 所以必須合理的確定試驗(yàn)順序 。 (1)根據(jù)試驗(yàn)?zāi)康膩?lái)確定試驗(yàn)順序 (2)根據(jù)實(shí)際遇到的環(huán)境因素來(lái)確定試驗(yàn)順序 (3)根據(jù)能對(duì)產(chǎn)品產(chǎn)生最大的影響來(lái)確定試驗(yàn)順序 (4)根據(jù)試驗(yàn)的經(jīng)費(fèi)和時(shí)間確定試驗(yàn)順序 36 溫度應(yīng)力失效 環(huán)境應(yīng)力條件 敏感元件和材料 分類(lèi)（原因） 失效模式 老化 抗拉強(qiáng)度老化絕緣強(qiáng)度老化 溫度時(shí)間 塑料、樹(shù)脂 化學(xué)變化 熱分解 溫度 塑料、樹(shù)脂 高溫氧化 氧化層的結(jié)構(gòu) 溫度 連接點(diǎn)材料、連接器 熱擴(kuò)散 引線斷裂 溫度時(shí)間 異金屬連接部位 擊穿 內(nèi)在的短路，絕緣性差 高溫（ 200-400 ） 銀，金，銅，鐵，鎂，鎳，鉛，鈀，鉑，鉭，鈦，鎢，鋁 半導(dǎo)體損壞 熱點(diǎn)、參數(shù)漂移 溫度，電壓，電子能 非均質(zhì)材料 電遷移 斷開(kāi)引線 斷裂 溫度電流（密度為106A/cm2 例如，鎢，銅，鋁（特別是集成電路中的鋁引線） 第五章 環(huán)境試驗(yàn) 溫度應(yīng)力對(duì)產(chǎn)品的影響 37 溫度應(yīng)力失效 環(huán)境應(yīng)力條件 敏感元件和材料 分類(lèi)（原因） 失效模式 金屬遷移 短路 溫度應(yīng)力時(shí)間 銀、鉍、鎘、鋁、鉛、錫、鋅 金屬蔓延 疲勞，損壞 溫度應(yīng)力時(shí)間 彈簧，結(jié)構(gòu)元件 軟化，熔化 汽化 扭曲 溫度 金屬，塑料，熱保險(xiǎn)絲、 金屬脆化 損壞、斷裂 低溫 體心立方晶體（例如銅，鉬，鎢）和密排立方晶體（例如鋅，鈦，鎂）及其合金 塑料脆化 損壞、爆裂 低溫低濕度 低彈性的非晶體 (例如苯乙烯，丙烯酸甲酯 )、密封圈 焊劑流動(dòng) 噪聲，連接不實(shí) 低溫 特別是連接到印刷電路板上的元件 (例如開(kāi)關(guān)，連接器件 第五章 環(huán)境試驗(yàn) 溫度應(yīng)力對(duì)產(chǎn)品的影響 38 濕度應(yīng)力失效 所使用的環(huán)境條件 敏感元件和材料 一般分類(lèi) 媒介分類(lèi)或原因 失效模式 水 氣 吸 附 吸 收 擴(kuò)散 膨脹絕緣性能變差潮解 濕度 使用低結(jié)晶度的極性樹(shù)脂 （ 例如聚酰胺 、 聚乙烯醇 、 酚醛樹(shù)脂 ） 封裝 、 覆蓋或者構(gòu)造元件 水解 化學(xué)變化 溫度 +濕度 聚碳酸酯 、 聚酯 、 聚甲醛 、 對(duì)苯二甲酸丁二酯 微細(xì)爆裂（細(xì)線爆裂，吸氣） 濕氣滲透 絕緣性能變差 潮解 濕度、溫濕度循環(huán)冷熱沖擊 +濕度 溫度循環(huán) +濕度 用樹(shù)脂覆蓋或者封裝元件 遷 移 離子遷移 短路 絕緣性能變差 濕度 +直流電場(chǎng) 鉍 、 鎘 、 銅 、 鉛 、 錫 、 鋅 、 銀 濕度 +直流電場(chǎng) +鹵素離子 當(dāng)與鹵素共存時(shí) ， 發(fā)生遷移的金屬：金 、 銦 、 鈀 、 鉑 霉 菌 無(wú) 絕緣性能變差 質(zhì)量變化 分解腐蝕 溫度（ 25-35 C）+ 濕度（最小為90%） 塑料材料（例如聚氨酯、聚氯乙烯、環(huán)氧樹(shù)脂、丙烯酸樹(shù)脂、硅樹(shù)脂、聚酰胺、 第五章 環(huán)境試驗(yàn) 濕度對(duì)產(chǎn)品的影響 39 濕度應(yīng)力失效 所使用的環(huán)境條件 敏感元件和材料 一般分類(lèi) 媒介分類(lèi)或原因 失效模式 腐 蝕 電池腐蝕 顏色變化、阻抗增加、開(kāi)路 濕度 +與外金屬接觸所形成的電勢(shì) 連接 0.2伏電勢(shì)的連接器或需更加仔細(xì)選擇 電解腐蝕 濕度 +直流電場(chǎng) 例如電阻 、 封裝集成電路的樹(shù)脂 、 板 、 裂隙腐蝕 濕度 第五章 環(huán)境試驗(yàn) 濕度對(duì)產(chǎn)品的影響 40 機(jī)械應(yīng)力 失效現(xiàn)象 受影響的部件 振動(dòng) 斷裂、脫落 瞬斷、瞬接 共振 滲漏 元件、內(nèi)部不良的元器件、接插件、裝配件、緊固件 繼電器 組件、整機(jī) 空腔密封的元器件 沖擊 斷裂、脫落、變形 元器件、接插件、裝配件、緊固件 碰撞 斷裂、脫落、變形 元器件、接插件、裝配件、緊固件 第五章 環(huán)境試驗(yàn) 機(jī)械沖擊和振動(dòng)對(duì)產(chǎn)品的影響 41 冷熱沖擊試驗(yàn) 溫度循環(huán)試驗(yàn) 溫度變化速率 急劇 20 30 /min 緩慢 1 5 /min 循環(huán)次數(shù) 5 10個(gè)循環(huán)（多至 1000循環(huán)） 5 10個(gè)循環(huán)（多至 1000循環(huán)） 試驗(yàn)時(shí)間 短 長(zhǎng) 用途 1 膨脹系數(shù)不同引起的連接部剝離 1 通過(guò)長(zhǎng)期試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)腐蝕傾向 2 膨脹系數(shù)不同龜裂后水分進(jìn)入 2 長(zhǎng)時(shí)間地多次循環(huán)觀察應(yīng)力疲勞現(xiàn)象 3 水分滲入導(dǎo)致腐蝕及短路現(xiàn)象發(fā)生的加速試驗(yàn) 3 調(diào)查分析市場(chǎng)失效的相關(guān)性 使用設(shè)備 冷熱沖擊試驗(yàn)箱 高低溫試驗(yàn)箱 冷熱沖擊與溫度循環(huán)的區(qū)別 第五章 環(huán)境試驗(yàn) 42 5 1 電子類(lèi)環(huán)境試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn) 國(guó)標(biāo) GB2421 89“電工電子產(chǎn)品基本環(huán)境試驗(yàn)規(guī)程 總則” 對(duì)環(huán)境試驗(yàn)的規(guī)定適應(yīng)于基本環(huán)境的各類(lèi)試驗(yàn) ， 并對(duì)試驗(yàn)方法的規(guī)定了編號(hào) 。 國(guó)標(biāo) GB2421 89“電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗(yàn) 術(shù)語(yǔ) ” 國(guó)標(biāo) GB2423.1 GB2423.44全部為試驗(yàn)方法 ， 具體環(huán)境試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)可以參照單項(xiàng)的試驗(yàn)規(guī)范 ， 以下為國(guó)標(biāo)提供的 44種環(huán)境試驗(yàn)的其中 4種 試驗(yàn) A：低溫試驗(yàn)方法 GB2423.1-89 試驗(yàn) B：高溫試驗(yàn)方法 GB2423.2-89 試驗(yàn) Ca：恒定濕熱試驗(yàn)方法 GB/T2423.3-93 試驗(yàn) Db：交