《電子設(shè)備可靠性工程》課件電子產(chǎn)品可靠性試驗(yàn)技術(shù)

電子產(chǎn)品可靠性試驗(yàn)技術(shù)

(一)一、概述國(guó)外：

40年代重視可靠性

50年代調(diào)查分析，統(tǒng)計(jì)試驗(yàn)

60年代失效分析，強(qiáng)調(diào)環(huán)境試驗(yàn)的重要性

70年代可靠性工程國(guó)內(nèi)：

50年代建立環(huán)境適應(yīng)性實(shí)驗(yàn)基地

60年代提出可靠性問(wèn)題

70年代開(kāi)展可靠性研究

80年代以后可靠性保證、管理、系統(tǒng)工程

78年電視機(jī)的MTBF300~500小時(shí)，年返修率95%

從可靠性的發(fā)展歷史看可靠性是戰(zhàn)爭(zhēng)的產(chǎn)物；是產(chǎn)品的重要指標(biāo)；是企業(yè)的命脈?？煽啃怨ぷ鞯陌l(fā)展一、概述可靠性的兩種思路及產(chǎn)生的原因

1.通過(guò)強(qiáng)化試驗(yàn)保證產(chǎn)品的可靠性

2.從失效機(jī)理控制入手保證產(chǎn)品的可靠性不要割裂的看這兩種思路可靠性發(fā)展的歷史機(jī)械電子產(chǎn)品的故障原因分類(lèi)50％以上的故障是各種環(huán)境所致！

產(chǎn)品的環(huán)境條件產(chǎn)品在貯存、運(yùn)輸和工作過(guò)程中遇到的環(huán)境條件一、氣候環(huán)境溫濕度，低氣壓，鹽霧，沙塵，雨淋等二、機(jī)械環(huán)境振動(dòng)，沖擊，碰撞，跌落，靜力載荷等三、生物條件霉菌、昆蟲(chóng)等四、電磁條件電場(chǎng)、磁場(chǎng)、紫外線輻射等可靠性與環(huán)境是緊密聯(lián)系在一起的！

任何產(chǎn)品都是處在一定的環(huán)境之中，在一定的環(huán)境下使用、運(yùn)輸和貯存，產(chǎn)品無(wú)法擺脫這些環(huán)境的影響。生產(chǎn)階段運(yùn)輸和貯存階段使用階段?準(zhǔn)備階段完成階段事件(使用方案)生產(chǎn)驗(yàn)收裝卸和公路運(yùn)輸裝卸和鐵路運(yùn)輸裝卸和空運(yùn)裝卸和船運(yùn)裝卸和后勤支援運(yùn)輸有遮擋貯存無(wú)遮擋貯存工作準(zhǔn)備階段工作階段任務(wù)完成階段沖擊(大顛簸、大坑洼)；振動(dòng)（隨機(jī)）沖擊(啟動(dòng)急移)振動(dòng)著陸沖擊振動(dòng)浪的振動(dòng)和沖擊(正旋)沖擊(大顛簸、大坑洼)；振動(dòng)（隨機(jī)）無(wú)無(wú)搬運(yùn)沖擊（跌落/傾倒）高溫、低溫、雨/冰雹、砂/塵高溫、低溫、雨/冰雹、砂/塵低壓熱沖擊(空投)高溫、低溫、雨/冰雹、砂/塵鹽霧高溫、低溫、雨/冰雹、砂/塵鹽霧、太陽(yáng)輻射、低壓高溫、低溫、鹽霧、霉菌、化學(xué)侵蝕高溫、低溫、雨/冰雹、鹽霧、霉菌、化學(xué)侵蝕、太陽(yáng)輻射環(huán)境應(yīng)力產(chǎn)生機(jī)理（誘發(fā)）環(huán)境應(yīng)力產(chǎn)生機(jī)理（自然）產(chǎn)品的壽命剖面可靠性基礎(chǔ)試驗(yàn)的分類(lèi)按照施加應(yīng)力的種類(lèi)：溫度應(yīng)力試驗(yàn)機(jī)械應(yīng)力試驗(yàn)電應(yīng)力試驗(yàn)濕度應(yīng)力試驗(yàn)

按照施加應(yīng)力的方式：機(jī)械環(huán)境應(yīng)力試驗(yàn)氣候環(huán)境應(yīng)力試驗(yàn)電性能參數(shù)試驗(yàn)一、概述環(huán)境試驗(yàn)

環(huán)境試驗(yàn)是將元器件等暴露在某種環(huán)境中，以此來(lái)評(píng)價(jià)元器件在實(shí)際工作環(huán)境中遇到的運(yùn)輸、儲(chǔ)存、使用環(huán)境條件下的性能。一、概述一、概述環(huán)境試驗(yàn)?zāi)康?.考核產(chǎn)品在各種環(huán)境條件下的適應(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)證數(shù)據(jù)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)的目的和意義一、概述環(huán)境試驗(yàn)意義1.確定產(chǎn)品在各種環(huán)境條件下工作或貯存時(shí)的可靠性，為設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、使用提供有用的信息。2.充分暴露產(chǎn)品的潛在缺陷，為產(chǎn)品的改進(jìn)、減少維修費(fèi)用及保障費(fèi)用提供信息。3.確認(rèn)是否符合產(chǎn)品交收的可靠性定量要求。4.發(fā)現(xiàn)—分析—糾正的循環(huán)過(guò)程，不斷提高產(chǎn)品質(zhì)量。環(huán)境試驗(yàn)的目的和意義一、概述應(yīng)用范圍（1）產(chǎn)品的設(shè)計(jì)定型驗(yàn)證試驗(yàn)（2）可靠性增長(zhǎng)試驗(yàn)（3）用于生產(chǎn)檢查的試驗(yàn)（例行試驗(yàn)）（4）用于產(chǎn)品的驗(yàn)收試驗(yàn)（5）可靠性壽命試驗(yàn)（6）研究性試驗(yàn)和失效分析驗(yàn)證（7）環(huán)境應(yīng)力篩選試驗(yàn)（8）產(chǎn)品的極限應(yīng)力試驗(yàn)環(huán)境試驗(yàn)的應(yīng)用

研究實(shí)際環(huán)境應(yīng)力與產(chǎn)品所能承受的強(qiáng)度的關(guān)系。環(huán)境試驗(yàn)分類(lèi)

現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)：使用現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行試驗(yàn)人工模擬試驗(yàn)：人工模擬試驗(yàn)設(shè)備中進(jìn)行

*從模擬環(huán)境因素分類(lèi)：?jiǎn)雾?xiàng)應(yīng)力試驗(yàn)，綜合應(yīng)力試驗(yàn)

*模擬環(huán)境應(yīng)力大小分類(lèi)：模擬試驗(yàn)、加速模擬試驗(yàn)3.天然暴露試驗(yàn)：樣品長(zhǎng)期暴露在天然氣候環(huán)境中定期進(jìn)行測(cè)量及做表面檢查，以了解樣品在天然氣候條件影響下的電參數(shù)、機(jī)械性能及外觀變化情況，從而鑒定元器件在該環(huán)境條件下的可靠性，并與人工模擬試驗(yàn)結(jié)果比較，以確定人工模擬試驗(yàn)的周期。一、概述環(huán)境試驗(yàn)詳細(xì)分類(lèi)表一、概述一、概述環(huán)境試驗(yàn)類(lèi)型環(huán)境試驗(yàn)共有約25~30種試驗(yàn)類(lèi)型環(huán)境試驗(yàn)和可靠性試驗(yàn)試驗(yàn)類(lèi)別人工模擬試驗(yàn)單因素試驗(yàn)綜合試驗(yàn)組合試驗(yàn)氣候條件高低溫、濕度、氣壓、風(fēng)雨、冰霜機(jī)械條件沖擊、碰撞、振動(dòng)、搖擺、噪聲、恒加速度、跌落生物條件霉菌、有害生物、海洋生物輻射條件太陽(yáng)輻射、電磁輻射、核輻射化學(xué)活性物硫化氫、二氧化硫、混合氣體、鹽霧、防爆試驗(yàn)機(jī)械活性物沙粒、沙塵一、概述環(huán)境試驗(yàn)

環(huán)境試驗(yàn)是檢驗(yàn)產(chǎn)品對(duì)各種環(huán)境應(yīng)力的適應(yīng)性，常用于快速暴露產(chǎn)品缺陷的試驗(yàn)，是可靠性試驗(yàn)的主要技術(shù)手段?？煽啃栽囼?yàn)

可靠性試驗(yàn)是對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行評(píng)價(jià)、驗(yàn)證的各種試驗(yàn)如增長(zhǎng)、篩選、驗(yàn)收、鑒定、統(tǒng)計(jì)等。環(huán)境試驗(yàn)和可靠性試驗(yàn)環(huán)境試驗(yàn)功能適應(yīng)性試驗(yàn)極限試驗(yàn)結(jié)構(gòu)完好性試驗(yàn)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)收暴露缺陷產(chǎn)品驗(yàn)證一、概述功能適應(yīng)性試驗(yàn)

當(dāng)產(chǎn)品在使用環(huán)境條件下極限應(yīng)力水平已知時(shí)，給試樣施加在使用中的一個(gè)或幾個(gè)環(huán)境因素的極限應(yīng)力，檢驗(yàn)產(chǎn)品的機(jī)械、電氣特性。要求產(chǎn)品的工作狀態(tài)不變，性能參數(shù)不超差。環(huán)境試驗(yàn)和可靠性試驗(yàn)返回一、概述極限試驗(yàn)

不斷增加某一個(gè)或某幾個(gè)環(huán)境應(yīng)力的水平，直至試樣失效為止，但失效模式不變。比較在正常使用時(shí)相應(yīng)的環(huán)境因素的應(yīng)力水平，用于確定產(chǎn)品正常使用的安全余度和允許使用最大環(huán)境應(yīng)力范圍。環(huán)境試驗(yàn)和可靠性試驗(yàn)返回一、概述結(jié)構(gòu)完好性試驗(yàn)在產(chǎn)品使用環(huán)境條件下極限應(yīng)力水平已知時(shí)，給試驗(yàn)樣品施加該應(yīng)力，考核產(chǎn)品能否承受這樣大的應(yīng)力水平，而結(jié)構(gòu)不發(fā)生損壞；或者考核產(chǎn)品在低于正常使用極限應(yīng)力的應(yīng)力水平下使用的潛在能力，驗(yàn)證產(chǎn)品結(jié)構(gòu)是否已經(jīng)達(dá)到最低的安全余度要求。這種試驗(yàn)要求試樣在試驗(yàn)中或應(yīng)力去掉后結(jié)構(gòu)完好，電氣、機(jī)械性能正常，不允許有結(jié)構(gòu)失效或潛在的結(jié)構(gòu)失效現(xiàn)象。環(huán)境試驗(yàn)和可靠性試驗(yàn)返回一、概述篩選試驗(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)品的使用可靠性。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)或環(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）。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。篩選試驗(yàn)返回一、概述可靠性增長(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

可靠性增長(zhǎng)試驗(yàn)返回（再）設(shè)計(jì)故障發(fā)生一、概述鑒定試驗(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)?？煽啃澡b定試驗(yàn)方案和試驗(yàn)內(nèi)容主要是由承制方制定。鑒定試驗(yàn)返回一、概述驗(yàn)收試驗(yàn)的目的確定產(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)。驗(yàn)收試驗(yàn)返回一、概述環(huán)境試驗(yàn)和可靠性試驗(yàn)1.目的不同2.可靠性試驗(yàn)過(guò)程可以不加任何環(huán)境應(yīng)力3.環(huán)境試驗(yàn)可以不考慮試驗(yàn)的樣本量和抽樣數(shù)量4.環(huán)境試驗(yàn)可以確定產(chǎn)品的極限應(yīng)力5.通過(guò)提高環(huán)境應(yīng)力對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行加速試驗(yàn)6.可靠性試驗(yàn)主要通過(guò)統(tǒng)計(jì)計(jì)算評(píng)價(jià)產(chǎn)品的可靠度。環(huán)境試驗(yàn)主要用于快速暴露各種環(huán)境條件下產(chǎn)品的缺陷。環(huán)境試驗(yàn)和可靠性試驗(yàn)一、概述環(huán)境試驗(yàn)的發(fā)展歷程1.從模擬自然環(huán)境到創(chuàng)造環(huán)境條件2.通過(guò)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題到通過(guò)試驗(yàn)確定問(wèn)題和不出問(wèn)題3.單項(xiàng)試驗(yàn)向組合試驗(yàn)和綜合試驗(yàn)發(fā)展4.試驗(yàn)監(jiān)測(cè)技術(shù)的運(yùn)用和評(píng)價(jià)方法的改變5.模擬試驗(yàn)方法（虛擬試驗(yàn)）6.提高試驗(yàn)的再現(xiàn)性，摸清試驗(yàn)與使用之間的關(guān)系環(huán)境試驗(yàn)的發(fā)展一、概述環(huán)境試驗(yàn)方法的變化1.模擬自然環(huán)境的變化2.加強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)性試驗(yàn)3.針對(duì)失效機(jī)理進(jìn)行的環(huán)境試驗(yàn)4.由單項(xiàng)試驗(yàn)向組合試驗(yàn)、綜合試驗(yàn)發(fā)展5.環(huán)境試驗(yàn)與試驗(yàn)監(jiān)測(cè)技術(shù)運(yùn)用環(huán)境試驗(yàn)的發(fā)展一、概述環(huán)境試驗(yàn)時(shí)間的變化1.加大試驗(yàn)的環(huán)境應(yīng)力，縮短試驗(yàn)時(shí)間2.減少測(cè)量和試驗(yàn)作業(yè)工序所需的時(shí)間3.高精度測(cè)試與時(shí)間的關(guān)系環(huán)境試驗(yàn)的發(fā)展一、概述環(huán)境應(yīng)力

就是指外界各種環(huán)境對(duì)產(chǎn)品的破壞力，如產(chǎn)品在85℃下工作受到的應(yīng)力，比在25℃下工作受到的應(yīng)力大；在高應(yīng)力下工作，產(chǎn)品失效的可能性就大大增加了?？焖俚臏夭钭兓瑢挿秶臏夭?、強(qiáng)烈的振動(dòng)、沖擊都是環(huán)境應(yīng)力的表現(xiàn)形式。基本知識(shí)和術(shù)語(yǔ)一、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“10℃”規(guī)則”的表達(dá)方式。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）。電容器的估計(jì)壽命用下述公式表示：

其中，L0表示最高工作溫度下的壽命，Tmax表示最高工作溫度，Ta表示實(shí)際環(huán)境溫度。由此可見(jiàn)，如果環(huán)境溫度每升高10℃，電容器壽命將下降一倍?；局R(shí)和術(shù)語(yǔ)一、概述環(huán)境試驗(yàn)的發(fā)展歷程環(huán)境試驗(yàn)?zāi)康?、意義應(yīng)用范圍環(huán)境試驗(yàn)和可靠性試驗(yàn)的不同環(huán)境試驗(yàn)的基本概念本章小結(jié)二、環(huán)境試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)國(guó)標(biāo)GB2421“電工電子產(chǎn)品基本環(huán)境試驗(yàn)規(guī)程總則”國(guó)標(biāo)GB2422“電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗(yàn)術(shù)語(yǔ)”國(guó)標(biāo)GB2423.1-.55為試驗(yàn)方法國(guó)標(biāo)GB2424.1-.25為試驗(yàn)導(dǎo)則國(guó)標(biāo)GB/T4796“環(huán)境參數(shù)分類(lèi)及其嚴(yán)酷程度分級(jí)”國(guó)軍標(biāo)GJB-150.1-25“軍用設(shè)備環(huán)境試驗(yàn)方法”國(guó)軍標(biāo)GJB367.2“軍用通信設(shè)備通用技術(shù)條件環(huán)境試驗(yàn)方法”國(guó)際電工委員會(huì)標(biāo)準(zhǔn)IEC-68“可靠性環(huán)境試驗(yàn)”美國(guó)軍用標(biāo)準(zhǔn)MIL-STD-810“環(huán)境試驗(yàn)手冊(cè)”電子類(lèi)環(huán)境試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)二、環(huán)境試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)國(guó)標(biāo)提供的55種環(huán)境試驗(yàn)方法的其中4種GB2423.1試驗(yàn)A：低溫試驗(yàn)方法GB2423.2試驗(yàn)B：高溫試驗(yàn)方法GB2423.3試驗(yàn)Ca：恒定濕熱試驗(yàn)方法GB2423.4試驗(yàn)Db：交變濕熱試驗(yàn)方法國(guó)軍標(biāo)的部分環(huán)境試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)GJB150.1軍用設(shè)備環(huán)境試驗(yàn)方法總則GJB150.3軍用設(shè)備環(huán)境試驗(yàn)方法高溫試驗(yàn)GJB150.4軍用設(shè)備環(huán)境試驗(yàn)方法低溫試驗(yàn)GJB150.5軍用設(shè)備環(huán)境試驗(yàn)方法溫度沖擊試驗(yàn)GJB150.6軍用設(shè)備環(huán)境試驗(yàn)方法溫度-高度試驗(yàn)GJB367.2軍用通信設(shè)備通用技術(shù)條件環(huán)境試驗(yàn)方法電子類(lèi)環(huán)境試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)二、環(huán)境試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)了解標(biāo)準(zhǔn)國(guó)標(biāo)（GB2421~4、GJB360）與IEC是設(shè)備和元器件的通用標(biāo)準(zhǔn)；2.軍標(biāo)（GJB150、MIL810）是設(shè)備環(huán)境試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)；3.國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（GB、JIS、BS）、協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)（IPC）；4.企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)是已經(jīng)過(guò)裁剪的，針對(duì)企業(yè)產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)；5.標(biāo)準(zhǔn)中不能說(shuō)哪個(gè)更好、更有效的保證可靠性；6.一般來(lái)說(shuō)最嚴(yán)酷的環(huán)境試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)是汽車(chē)工業(yè)和宇航企業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)電子類(lèi)環(huán)境試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)二、環(huán)境試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)電子類(lèi)環(huán)境試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)1957年9月，六家印制板企業(yè)建立了“印制電路協(xié)會(huì)”，英文為InstituteofPrintedCircuits,簡(jiǎn)稱(chēng)IPC。后來(lái)由于成員增加，涉及范圍擴(kuò)大，因而于1977年改名為T(mén)heInstituteforInterconnectingandPackagingElectronicCircuits，即“電子電路互連與封裝協(xié)會(huì)”。1998年，再次改名為AssociationConnectingElectronicsIndustries(電子互聯(lián)行業(yè)協(xié)會(huì))，但簡(jiǎn)稱(chēng)一直不變。至2000年5月，IPC已有2643個(gè)會(huì)員，會(huì)員中有印制板制造和電子制造服務(wù)(EMS)商(約36%)二、環(huán)境試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)國(guó)標(biāo)總則確定的字母意義

1.組成本系列標(biāo)準(zhǔn)的試驗(yàn)方法用大寫(xiě)字母命名（部分）

A：低溫

B：高溫

C：恒定濕熱

D：交變濕熱

E：沖撞（例如沖擊和碰撞）

2.系列標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)中的擴(kuò)充用小寫(xiě)字母細(xì)分試驗(yàn)

Ea：沖擊Ec：傾跌

Eb：碰撞Ed：自由跌落國(guó)標(biāo)中試驗(yàn)方法和導(dǎo)則的意義

1.導(dǎo)則可以看成某類(lèi)試驗(yàn)的教科書(shū)，含有“是什么，為什么”

2.試驗(yàn)方法可以看作“如何做、怎樣做”的意思電子類(lèi)環(huán)境試驗(yàn)總則二、環(huán)境試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)步驟（1）預(yù)處理——為消除或部分消除試驗(yàn)樣品以前經(jīng)歷的各種效應(yīng)，在條件試驗(yàn)前對(duì)試驗(yàn)樣品所做的處理。（2）初始檢測(cè)——目的是保留試驗(yàn)前的技術(shù)參數(shù)，用于試驗(yàn)后的比較。（3）試驗(yàn)——把試驗(yàn)樣品暴露在試驗(yàn)環(huán)境中，以確定這些條件對(duì)試驗(yàn)樣品的影響。（4）恢復(fù)——在條件試驗(yàn)之后，最后檢測(cè)之前，為使試驗(yàn)樣品的性能穩(wěn)定所做的處理。（5）中間檢測(cè)——中間過(guò)程的參數(shù)測(cè)試。（6）重復(fù)（3）～（5）（7）最終檢測(cè)——試驗(yàn)結(jié)束的參數(shù)測(cè)試電子類(lèi)環(huán)境試驗(yàn)總則二、環(huán)境試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境試驗(yàn)的順序所謂試驗(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。環(huán)境試驗(yàn)的順序安排二、環(huán)境試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)GB對(duì)進(jìn)行這些試驗(yàn)的順序安排

GB2421的第七條規(guī)定了氣候試驗(yàn)順序氣候試驗(yàn)的順序主要適用于各類(lèi)元件，為了在有要求時(shí)加以使用，一般認(rèn)為低溫、高溫、低氣壓和交變濕熱試驗(yàn)之間有一定的聯(lián)系，并稱(chēng)之為氣候順序。

高溫；交變濕熱（上限溫度55℃的試驗(yàn)Db的第1個(gè)循環(huán)）；低溫；低氣壓（有要求時(shí)）；交變濕熱（上限溫度55℃的試驗(yàn)Db的其余循環(huán)）；這些試驗(yàn)之間的時(shí)間間隔應(yīng)不大于3h，但交變濕熱試驗(yàn)第一循環(huán)與低溫試驗(yàn)之間的時(shí)間間隔除外，這一時(shí)間間隔包括恢復(fù)時(shí)間在內(nèi)應(yīng)不大于2h。測(cè)量通常只在氣候順序的開(kāi)始和結(jié)束時(shí)進(jìn)行，另有規(guī)定者除外。環(huán)境試驗(yàn)的順序安排二、環(huán)境試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)GJB150.1的附錄A“環(huán)境試驗(yàn)順序表”A組——地面設(shè)備（包括海軍海岸用設(shè)備）；

A1——一般基地（隱蔽的）全部地面設(shè)備，但不包括電子與通訊設(shè)備，或飛機(jī)和導(dǎo)彈的地面支援設(shè)備；

A2——一般基地（不隱蔽的）全部地面設(shè)備，但不包括電子與通訊設(shè)備，或飛機(jī)和導(dǎo)彈的地面支援設(shè)備；

A3——飛機(jī)和導(dǎo)彈的地面支援設(shè)備，包括飛機(jī)場(chǎng)室外設(shè)備，導(dǎo)彈發(fā)射架，維修用地面設(shè)備和檢查設(shè)備等，但不包括電子設(shè)備；

A4——全部類(lèi)型的通訊和電子設(shè)備及有電路的設(shè)備（隱蔽的）；

A5——全部類(lèi)型的通訊和電子設(shè)備及有電路的設(shè)備（不隱蔽的）；B組——空用設(shè)備（系指安裝在飛機(jī)和直升飛機(jī)上的設(shè)備及空中發(fā)射和地面發(fā)射導(dǎo)彈上的設(shè)備）C組——海用設(shè)備環(huán)境試驗(yàn)的順序安排二、環(huán)境試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)GJB150.1的附錄A“環(huán)境試驗(yàn)順序表”環(huán)境試驗(yàn)的順序安排試驗(yàn)方法A組A1A2A3A4A5低氣壓（高度）11133高溫22222低溫44311溫度沖擊5【1】5【1】5【1】5【1】5【1】溫度-高度太陽(yáng)輻射3【1】3【1】4【1】4【1】4【1】淋雨8【1】8711【1】11濕熱9981212霉菌101091313鹽霧11【1】111014【1】14沙塵7【1】7117【1】7爆炸性大氣128【1】8【1】浸漬66666加速度振動(dòng)1313141010噪聲沖擊12121399【1】有限用途試驗(yàn)二、環(huán)境試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)順序?qū)Ξa(chǎn)品的影響1.濕熱試驗(yàn)后低溫試驗(yàn)濕度試驗(yàn)會(huì)讓產(chǎn)品的縫隙存有水，低溫結(jié)冰時(shí)會(huì)擴(kuò)大縫隙。2.振動(dòng)與濕度的關(guān)系振動(dòng)導(dǎo)致兩種材料的結(jié)合縫隙擴(kuò)大，濕熱試驗(yàn)水汽更容易進(jìn)入。3.濕熱試驗(yàn)后溫度循環(huán)的影響濕熱后殘存的水汽在溫度循環(huán)加電工作時(shí)，容易形成電解，導(dǎo)致離子遷移。環(huán)境試驗(yàn)順序的影響二、環(huán)境試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境試驗(yàn)的階段應(yīng)力階段試驗(yàn)?zāi)康脑囼?yàn)特點(diǎn)試驗(yàn)要求研發(fā)鑒定發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)缺陷，盡快改進(jìn)產(chǎn)品高應(yīng)力、短時(shí)間無(wú)故障中試考察產(chǎn)品是否達(dá)到基本的可靠性水平中應(yīng)力、中時(shí)間無(wú)設(shè)計(jì)故障批量生產(chǎn)生產(chǎn)工藝條件的穩(wěn)定性低應(yīng)力、短時(shí)間不允許故障大量發(fā)生驗(yàn)收試驗(yàn)確定產(chǎn)品可靠性是否與設(shè)計(jì)一致，計(jì)算產(chǎn)品的MTBF是否滿足交收低應(yīng)力、長(zhǎng)時(shí)間按制定的要求二、環(huán)境試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境試驗(yàn)的階段內(nèi)容階段材料和內(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)成品階段環(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)間二、環(huán)境試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)例：1000uF/25V；105℃的電解電容器的比對(duì)試驗(yàn)1.試驗(yàn)條件：溫度：100℃；步進(jìn)溫度：5℃；最高溫度：115℃；時(shí)間：每點(diǎn)溫度200小時(shí)；應(yīng)力：直流電壓18V；紋波電壓5V。2.測(cè)試要求：測(cè)試時(shí)間：200小時(shí)；測(cè)試內(nèi)容：容量、漏電流、損耗3.外觀檢查：密封性、外殼損傷、標(biāo)記、漏液、外殼鼓起4.開(kāi)封檢查：材料、膜厚、引線、工藝生產(chǎn)中常用的試驗(yàn)二、環(huán)境試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)主要的環(huán)境試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境試驗(yàn)總則和導(dǎo)則的意義試驗(yàn)順序和試驗(yàn)步驟對(duì)產(chǎn)品的影響環(huán)境試驗(yàn)的階段應(yīng)力和常用的試驗(yàn)本章小結(jié)三、環(huán)境應(yīng)力對(duì)產(chǎn)品的影響溫度應(yīng)力對(duì)產(chǎn)品的影響溫度應(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)材料電遷移引線斷開(kāi)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）三、環(huán)境應(yīng)力對(duì)產(chǎn)品的影響溫度應(yīng)力對(duì)產(chǎn)品的影響溫度應(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）三、環(huán)境應(yīng)力對(duì)產(chǎn)品的影響高溫導(dǎo)致的橫向剪切力●原因：塑料和硅芯片的熱膨脹系數(shù)相差太大，約1個(gè)數(shù)量級(jí)。塑料：25ppm/℃（ppm=10-6），硅2.3ppm/℃

樹(shù)脂環(huán)氧大約為21～68ppm/℃；硅酮21～25ppm/℃?！駰l件：溫度變化環(huán)境，如：溫循、溫沖、焊接工藝的波峰焊、再流焊、氣流焊。例如：以芯片面積為5X5（mm2）為例，對(duì)角線長(zhǎng)度最長(zhǎng)，所受的應(yīng)力最大，中心到角的長(zhǎng)為3.58mm，在-65℃~150℃的溫度循環(huán)中，塑料要移動(dòng)19μm，而芯片的頂角只移動(dòng)1.9μm。溫度應(yīng)力對(duì)產(chǎn)品的影響◆危害：這種應(yīng)力對(duì)芯片表面產(chǎn)生剪切力，造成對(duì)芯片表面粘附力弱的金屬化向芯片中心滑移，其結(jié)果是：1）金屬化鋁條滑移引起短路（上下層或相鄰的鋁條）或鋁條斷折開(kāi)路2）在各角的鈍化層或多晶硅層甚至硅芯片或介質(zhì)破裂三、環(huán)境應(yīng)力對(duì)產(chǎn)品的影響低溫縱向壓力塑料填料石英砂顆粒對(duì)芯片表面的局部損傷●原因：塑料樹(shù)脂的固化溫度150℃，在0～70℃的正常工作情況下，塑料會(huì)對(duì)芯片有一個(gè)壓應(yīng)力，工作溫度越低壓應(yīng)力越大。在塑料封裝樹(shù)脂中一般都加入了石英填料，狀如金字形顆粒，其鋒利的角尖接觸到芯片表面，塑料的壓應(yīng)力傳遞到石英砂角尖壓在芯片上造成了芯片上的局部應(yīng)力損傷。●條件：石英填料顆粒直徑大于2μm，在低溫非工作條件下這種壓應(yīng)力更為顯著?！裎：Γ?/p>

1）造成金屬化條局部破裂甚至開(kāi)路或燒斷

2）刺破純化層或介質(zhì)造成層間金屬化短路

3）造成三極管參數(shù)變化溫度應(yīng)力對(duì)產(chǎn)品的影響三、環(huán)境應(yīng)力對(duì)產(chǎn)品的影響塑料封裝高溫離層（爆米花）現(xiàn)象

表面貼裝器件（SMD）在經(jīng)過(guò)再流焊后容易發(fā)生失效，失效現(xiàn)象常表現(xiàn)為開(kāi)路、半開(kāi)路或時(shí)好時(shí)壞，失效原因是封裝塑料發(fā)生熱開(kāi)裂（這種裂縫發(fā)生在內(nèi)部，用顯微鏡進(jìn)行外觀檢查時(shí)也不可能發(fā)現(xiàn)）。其失效機(jī)理是：因表貼器件芯片外面包封的塑料很薄、很少，外部的潮氣容易浸入內(nèi)部。表貼工藝（SMT）是將器件整體加熱而不是只對(duì)管腿加熱（例如：波峰焊、烙鐵焊），并且加熱時(shí)間長(zhǎng)（一般215℃～240℃，時(shí)間1～2分鐘）。當(dāng)封裝體內(nèi)有潮氣，表貼再流焊時(shí)，潮氣受熱膨脹（水分子體積可擴(kuò)大40倍），造成封裝塑料開(kāi)裂。開(kāi)裂的發(fā)生與塑料體內(nèi)含濕量、芯片尺寸、塑料包封的厚度，管腳引線與塑料的粘合狀況以及再流焊時(shí)受到的溫度沖擊等因素有關(guān)。溫度應(yīng)力對(duì)產(chǎn)品的影響三、環(huán)境應(yīng)力對(duì)產(chǎn)品的影響高溫大電流造成的電遷移

互連引線中通過(guò)大電流密度時(shí)，靜電場(chǎng)力驅(qū)動(dòng)電子由陰極向陽(yáng)極運(yùn)動(dòng)。高速運(yùn)動(dòng)的電子與金屬原子發(fā)生沖量交換，原子受到強(qiáng)烈的電子沖擊力，這就是電遷移理論中的電子風(fēng)力Fwd。實(shí)際上，金屬原子還受靜電場(chǎng)力Fei的作用，如圖1所示。當(dāng)互連引線中的電流密度較高時(shí)，向陽(yáng)極運(yùn)動(dòng)的大量電子碰撞原子，使得所產(chǎn)生的電子風(fēng)力Fwd大于靜電場(chǎng)力Fei（圖1）。因此，金屬原子受到電子風(fēng)力的驅(qū)動(dòng)，產(chǎn)生了從陰極向陽(yáng)極的受迫的定向擴(kuò)散，即發(fā)生了金屬原子的電遷移（圖2）高溫對(duì)產(chǎn)品的影響陽(yáng)極陰極電子流圖1電遷移作用力的示意圖FeiFwd圖2金屬原子電遷移示意圖三、環(huán)境應(yīng)力對(duì)產(chǎn)品的影響熱加速特性

電遷移產(chǎn)生的局部缺陷使得引線的導(dǎo)電面積減小，電流密度增加，形成電流聚集。電流聚集引起了焦耳熱效應(yīng)，使引線局部溫度升高，并產(chǎn)生溫度梯度。由于原子的擴(kuò)散與溫度相關(guān)，因此，產(chǎn)生了熱應(yīng)力。熱應(yīng)力梯度與電遷移方向相同，加大電遷移驅(qū)動(dòng)力，加速電遷移現(xiàn)象。高溫對(duì)產(chǎn)品的影響高溫大電流造成的電遷移三、環(huán)境應(yīng)力對(duì)產(chǎn)品的影響濕度對(duì)產(chǎn)品的影響濕度應(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)或原因失效模式水汽吸附吸收擴(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、鉑三、環(huán)境應(yīng)力對(duì)產(chǎn)品的影響濕度對(duì)產(chǎn)品的影響濕度應(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、PCB板裂隙腐蝕